模拟10000米深度温-应力条件下灯影组碳酸盐岩的力学行为

《International Journal of Mining Science and Technology》：Mechanical behavior of carbonate rock from the Dengying Formation under simulated 10000-m-depth temperature-stress conditions

　　

摘要

超深碳酸盐岩储层处于高温高压耦合环境，但应力与温度在控制岩石变形和破坏中的相对作用尚未得到充分量化。以四川盆地震旦系灯影组同一层位的露头样品为对象，利用伺服控制的300 °C/300 MPa三轴系统，在25–200 °C和0–220 MPa条件下开展实验，结合应变测量、计算机断层扫描（CT）成像及能量分析进行系统研究。结果表明，围压的控制作用远强于温度。在200 °C条件下，围压从0增至220 MPa使峰值强度提高了413.5%，峰值轴向应变提高了427.1%，总输入能量增加了2962%，同时将体积膨胀起始点从峰值强度的63%延迟至98%。从25 °C加热至200 °C，在0 MPa围压下峰值强度降低了26.0%，而在220 MPa围压下仅降低了15.3%，表明围压抑制了热致强度退化；弹性模量分别降低了10.5%和51.9%。破坏模式从0–60 MPa下的张拉主导开裂转变为120 MPa下的张剪复合破坏，以及180–220 MPa下的局部剪切破坏。持续的峰后应力下降表明岩石表现为局部脆性至半脆性失稳，而非稳定的延性流动。此外，进一步建立了温度修正的Hoek-Brown型强度准则，为井壁稳定性评价提供了完整岩石强度边界。

陈俊海|周忠明|胡燕之|毛天乔|李守定