CO2-水两相条件下砂岩致裂特征与有效应力模型的试验研究

摘要：

CO2-水两相条件下的岩石力学行为是CO2地质封存中的关键科学问题之一.利用自主研发的厚壁圆筒式两相致裂仪进行CO2-水两相条件下砂岩压裂试验,并研究CO2-水两相有效应力模型.通过向试样加载内压、围压和轴压形成与井壁围岩类似的最小主应力为负的真三轴应力状态,采用半透隔板法进行CO2驱水试验以精确控制试样孔隙中CO2-水两相流体的组分压力和饱和度,最后通过内压致裂试样获得致裂压力.还进行了不同有效围压下含单相水孔流试样的致裂试验,得到其致裂压与有效围压的拟合函数.为研究CO2-水两相有效应力模型,选用4种可应用于岩石的非饱和介质有效应力公式与拟合函数联立推导得到破裂压力预测模型,与试验结果对比以间接验证这4种有效应力公式对于表征CO2-水两相流体条件下有效应力的适用性.结果表明,考虑Biot系数的Bishop非饱和有效应力模型能够较好地描述CO2-水两相流体下所测试砂岩的张性开裂行为,可直接作为CO2-水两相有效应力模型使用.

关键词：岩石力学、CO2-水、张拉破坏、有效应力

所属期刊栏目：35

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金青年科学基金项目11102218;国际科技合作计划项目2012DFG61510 Supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant No.11102218 and International Science and Technology Cooperation Program of ChinaGrant No.2012DFG61510

在线出版日期：2016-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：250-259