液氮冷却作用下高温花岗岩损伤实验

液氮冷却作用下高温花岗岩损伤实验

论文摘要

液氮作用于高温岩石能够损伤致裂岩石,因此可用于提高干热岩地层的钻井和压裂效率。为研究液氮快速冷却高温岩石对其物理和力学性质的影响规律,分别采用液氮冷却和自然冷却对不同温度(25~600℃)的干燥花岗岩岩样进行处理,通过对比两种处理方式下岩样的声波速度、渗透率、抗拉及单轴抗压强度的差异,得到液氮冷却对高温花岗岩的损伤特性。结果表明:液氮冷却可有效损伤高温花岗岩;对于实验中150~600℃的花岗岩,经液氮冷却产生的损伤能使其波速降低4.13%~10.04%,渗透率提高0.21~182.80倍,抗拉强度降低4.95%~34.54%,抗压强度降低13.95%~29.30%,弹性模量降低7.33%~45.74%;冷却前岩石温度越高,冷却过程中产生的热应力越大,冷却损伤程度越大。

论文目录

  • 1 实验材料与方法
  •   1.1 岩样制备
  •   1.2 实验方案
  •   1.3 实验步骤
  • 2 实验结果
  •   2.1 液氮快速冷却对高温花岗岩物理性质的影响
  •     2.1.1 纵波波速变化
  •     2.1.2 岩石渗透率变化
  •   2.2 液氮快速冷却对高温花岗岩岩石力学性质的影响
  •     2.2.1 抗拉强度变化
  •     2.2.2 单轴抗压破坏特征
  •     2.2.3 单轴抗压强度变化
  •     2.2.4 弹性模量变化
  • 3 分析与讨论
  •   3.1 液氮冷却下高温花岗岩的损伤特性
  •   3.2 液氮冷却损伤机制
  •     3.2.1 热应力的产生
  •     3.2.2 热应力的损伤形式
  •       (1) 非均质性引起的损伤。
  •       (2) 岩石内部温度梯度引起的损伤。
  •     3.2.3 热应力裂纹的生成和扩展
  •   3.3 液氮在干热岩开发上的应用前景
  • 4 结 论
  •   (1) 液氮冷却高温岩石可降低岩石波速, 提高岩石渗透率。
  •   (2) 液氮冷却高温岩石能使岩石的岩石力学性质发生明显劣化。
  •   (3) 液氮冷却可有效损伤高温花岗岩。
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 黄中伟,温海涛,武晓光,李根生,杨睿月,李冉,张诚成

    关键词: 液氮冷却,花岗岩,低温损伤,热应力

    来源: 中国石油大学学报(自然科学版) 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,基础科学

    专业: 地球物理学

    单位: 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室

    基金: 国家自然科学基金杰出青年基金项目(51725404),高等学校学科创新引智计划项目(110000203920170063)

    分类号: P314

    页码: 68-76

    总页数: 9

    文件大小: 5963K

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