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在增强型地热系统(EGS)中,低压注水触发裂隙网络剪切滑移是热储增透的主要技术手段之一,对提升储层取热效率具有重要作用。然而,多场耦合作用下水力剪切发生的机制异常复杂,已成为储层热提取效率提升的关键问题,也是地下工程诱发地震防控的热点和难点问题。多场耦合作用下水力剪切增透机制涉及许多新问题,很多现有理论在高温高压下不再完全适用,迫切需要基础理论的创新、试验装备的研发和工程技术的突破。本文在阐述储层水力剪切技术原理和回顾研究现状的基础上,紧扣多场耦合作用下裂隙岩体水力剪切滑移机制这一主题,阐明了该机制研究的关键科学与技术问题,主要包括:(1)深部高应力岩体内聚力和内摩擦角的温度效应;(2)多场耦合作用下水力剪切滑动判别准则研究;(3)多场耦合作用下有效应力理论的适用性及参数优化;(4)多场耦合作用下裂隙岩体的剪切破坏动力学响应特征;(5)热冲击效应对干热岩水力剪切机制的影响与评价;(6)水力触发剪切与诱发地震的关系及地震人工解危思路。本文的主要目的是系统介绍地热储层水力剪切增透机制,全面评述水力剪切增透技术的发展过程,总结并讨论水力剪切机制的关键科学与技术问题,以便国内同行对其有全面的了解和认识,以利于这项技术在国内的推广和应用。
1 基本技术原理
1.1 技术原理
1.2 水力剪切发生的地质条件
1.3水力裂缝和天然裂缝之间的作用
2水力剪切增透技术的研究现状
2.1 现场应用情况
2.2 水力剪切机制的理论研究
2.3 水力剪切技术的实验研究方法
3 基于Mohr-Coulomb准则的多场耦合作用下水力剪切滑移机制
3.1 裂隙岩体剪切滑移判别准则
3.2 Barton裂隙岩体剪切理论
3.3 裂隙岩体剪切行为的影响因素
4 水力剪切机制的关键科学与技术问题
4.1 深部岩体内聚力和内摩擦角的温度效应
4.2多场耦合作用下水力剪切滑动判别准则适用性
4.3 热力耦合条件下有效应力理论适用性
4.4 热力耦合作用下裂隙岩体的剪切破坏响应
4.5热冲击对干热岩水力剪切机制的影响
4.6 水力触发剪切与诱发微震的联系
5 结论与展望
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会