在化学作用下，花岗岩裂缝中渗流与水-岩热传递的实验研究

《European Journal of Environmental and Civil Engineering》：Experimental study of seepage and water-rock heat transfer in granite fracture under chemical action

化学刺激对裂隙花岗岩渗流传热特性的影响研究。通过水力压裂结合化学刺激构建裂隙网络，分析酸性（NaCl）和碱性溶液对裂隙机械孔隙率（最高增35.32%）、渗流系数因子N（>1）及传热系数（NaCl增9.45 W/(m2·K)）的影响规律。

　　

摘要

增强型地热系统通常结合水力压裂和化学刺激来构建裂缝网络，并利用水作为热提取过程中的热传递介质。这会导致提取过程中出现复杂的化学环境，而现有实验研究往往没有考虑到这一点。本文通过对裂隙花岗岩进行渗流热传递试验，研究了化学因素对裂缝形态、渗流特性和热传递效率的影响机制。研究表明，酸性溶液显著增加了裂缝的机械开口度，在氯化钠处理下增幅可达35.32%；而硫酸钠处理下的增幅较小；碱性溶液对裂缝机械开口度的影响则更小。文中定义了化学作用下的渗流影响因子N，计算结果显示N通常大于1，表明化学作用增强了裂缝渗流的非线性特性。酸性溶液处理还提高了裂缝的热传递效率，其中氯化钠溶液的效果优于硫酸钠溶液，其最大热传递系数增幅分别为9.45 W/(m2·K)和5.52 W/(m2·K)。碱性溶液则导致热传递系数增幅呈负值，甚至在较高pH值时出现负值。