冷热交替循环作用后花岗岩渗流特性及微观结构演化规律研究

摘要

我国深层地热资源分布广、储量大，具有广阔的开发利用前景。为了探究间歇注水地热开采条件下深部高温储层的渗流特性及演化规律，采用室内试验与微细观分析相结合的方法，对不同温度交替循环作用后的花岗岩开展了渗流试验，分析了试件在不同围压下渗透率随温度及循环次数的变化规律；结合显微薄片特征和CT扫描重构结果，研究了微观孔裂隙结构随温度及循环次数的演化过程。研究结果表明：(1)不同温度交替循环作用对花岗岩的渗透率存在较大影响，两种冷却方式下花岗岩渗透率随温度的升高逐渐增大，当温度超过400℃时渗透率急剧增大，且遇水冷却条件下的渗透率增幅明显大于自然冷却，遇水冷却循环10次后的参数变化更加显著。(2)应力状态对渗透率具有明显的影响，围压作用下试件内部孔裂隙结构闭合，不同温度交替循环作用后花岗岩的渗透率随着围压的增大呈递减趋势，随着渗透压的增加呈现逐渐增大的趋势。(3)高温-冷却循环作用下花岗岩内部微观孔裂隙逐渐发育，温度梯度应力造成矿物颗粒间的非均匀变形，同时在脱水、相变等物理化学反应的联合作用下产生沿晶裂纹、穿晶裂纹及颗粒剥落等劣化损伤，且随着循环次数的增加，裂纹数目、尺寸及连通程度进一步增大。研究结果可为深层干热岩地热开发及储留层建造提供理论支持和技术参考。

关键词

地热开发 / 花岗岩 / 冷热交替 / 渗流特性 / 高温