高温作用后岩石裂隙渗流试验及其模型分析

TD313; 在油、气能源地下存储、高放核废料地质处理中,岩石的温度和裂隙渗透压力会显著地影响岩石裂隙的渗流性质.当渗透压力梯度逐渐增加时,渗流流量随之增大,使得Darcy流转变为非线性渗流.为研究高温致裂岩石裂隙渗流的基本规律,采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合仪(该系统由围压、轴压和渗透水压3套相互独立的加载部分组成),在1 MPa的围压作用下,对高温作用后的岩样进行不同渗透压下的渗流试验,研究渗流流量与压力梯度的演化规律,并基于三维CT扫描技术对渗流试验后的岩样内部裂隙开度进行逐层检测,获得岩石裂纹开度统计分析以及岩石逐层孔隙率统计分布,能清楚的观测到岩石内部裂隙的网络结构,可为研究...

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Published in煤炭学报 Vol. 44; no. 9; pp. 2760 - 2766
Main Authors 陈辉辉, 张小波, 姚池, 夏祖昊, 杨建华, 蒋水华, 姜清辉
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 南昌大学建筑工程学院,江西南昌,330031 01.09.2019
Subjects
欧拉数
岩石裂隙
临界雷诺数
CT扫描
高温作用
非Darcy流
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.2018.1217

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Summary:TD313; 在油、气能源地下存储、高放核废料地质处理中,岩石的温度和裂隙渗透压力会显著地影响岩石裂隙的渗流性质.当渗透压力梯度逐渐增加时,渗流流量随之增大,使得Darcy流转变为非线性渗流.为研究高温致裂岩石裂隙渗流的基本规律,采用自行研制的温度-应力-渗流多场耦合仪(该系统由围压、轴压和渗透水压3套相互独立的加载部分组成),在1 MPa的围压作用下,对高温作用后的岩样进行不同渗透压下的渗流试验,研究渗流流量与压力梯度的演化规律,并基于三维CT扫描技术对渗流试验后的岩样内部裂隙开度进行逐层检测,获得岩石裂纹开度统计分析以及岩石逐层孔隙率统计分布,能清楚的观测到岩石内部裂隙的网络结构,可为研究岩石多裂隙渗流提供依据.通过Forchheimer方程描述渗流流量与渗透压力梯度的关系,将渗流过程分为Darcy流与非线性渗流2个阶段,并引入非线性因子E,在实际岩体工程中大多定义E=0.1作为线性流和非线性流的分界点,从而求解出临界Davy流的闽值和临界雷诺数.为了研究不同渗透压力下动量相对损失率的大小,采用欧拉数来计算岩石裂隙渗流的动量相对损失率.结果 表明,随着渗透压力的增加,动量相对损失率呈现出先减小后增加的趋势.在某一渗透压力下,欧拉数达到极小值,表明在其压力作用下流体流动的变化率最小,对实际工程中研究高温致裂岩石裂隙渗流具有指导意义.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.2018.1217