裂缝后期充填花岗岩体裂缝分布特征研究

摘要

干热岩地热能作为一种绿色、可再生资源,其规模高效开发一直是世界性的研究热点。为解决完整干热岩地热EGS(enhanced geothermal system)开发所面临的热交换体积小、换热效果差等问题,深入研究深部天然干热岩体的裂缝分布特征。通过实地勘察发现,深层花岗岩体构造裂缝普遍会被热液或岩浆充填,形成裂缝后期充填花岗岩体。通过显微观测试验得出,受充填体高温作用影响,裂缝后期充填花岗岩热破裂裂缝数量随着距胶结界面距离的变化可分为裂缝数量平缓波动区、裂缝数量剧烈增加区和裂缝数量波动减小区。裂缝后期充填花岗岩主要产生长度大于50μm及长度大于100μm的微裂缝,且不同尺度裂缝数量最大值的位置皆位于距胶结界面一定距离的母岩中。当裂缝充填体厚度为3.4 cm时,裂缝充填体高温作用的单侧影响范围约为1 m。普遍赋存的裂缝充填体使花岗岩母岩形成巨大的弱面结构。通过水力压裂试验得出,弱面结构可成为水力压裂建造人工储留层的破裂通道,并且可大幅减小破裂压力,从而实现规模高效建造干热岩人工储留层。以此为基础研究干热岩地热开采中人工储留层建造新技术,即构成了干热岩地热开发的新的研究方向。