煤田地质与勘探

作者：郝文才, 乔伟, 刘会臣, 朱振南, 王豪, 刘日成, 郭杰, 解经宇, 程香港, 吕锐杰,

关键词：干热花岗岩, 增强型地热系统, 力学特征, 加卸载条件, 微裂纹密度, 裂纹平均宽度,

目的在深部地热储层钻采过程中，井壁围岩处于应力释放状态，因而研究花岗岩在加载/卸载条件下热处理后的特征力学对深部干热岩储层改造裂纹演化至关重要。方法对不同高温(200、300、400、500和600 ℃)处理后的花岗岩试样进行60 MPa围压下加载和卸载三轴试验，以研究高温和卸载应力对花岗岩力学特性的影响规律，进而结合偏光显微镜观测结果揭示高温处理后花岗岩微裂纹的演变机理，最后总结加卸载条件下试样细观裂纹演化成宏观裂纹的最终破裂特征。结果和结论(1)加载和卸载条件下，不同温度处理后花岗岩4种特征应力皆随温度的升高而降低，高温冷却使花岗岩裂纹闭合、起裂和聚合阈值应力降低，而卸载应力进一步降低了花岗岩裂纹演化的阈值应力。(2)随着温度升高，高温会引起矿物晶体不均匀膨胀，矿物成分和结构发生变化，导致高温后花岗岩晶间裂纹和晶内裂纹逐步起裂、扩展和交汇，裂纹密度ρf和平均宽度Wa皆随着温度的升高而增加，与特征应力随温度变化的趋势相对应。(3)在卸载过程中，围压逐渐降低，卸载应力状态本质上相当于在加载应力状态上叠加横向拉应力，侧向拉应力引起的拉裂纹逐渐扩展并合并，产生了更加明显的径向膨胀，引起特征应力的降低，使得不同高温后花岗岩试样呈现多重剪切破坏。试验结果可为深部干热花岗岩储层压裂和采热分析计算和数值模拟提供一定的理论支撑。

来源：2026年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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