地热田干热岩地应力测量及其特征研究 ——以广东惠州地热田为例

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东南沿海地区是我国主要的花岗岩分布区,花岗岩中放射性元素衰变热源,在广东省惠州地区花岗岩分布区形成了丰富的干热岩地热田靶区。其中,花岗岩体中的三维应力状态是影响干热岩资源开采过程中的重要因素,也对认识理解现今大地构造应力场具有重要意义。本文以惠州地热田惠热1井(HR-1井)的干热岩体的地应力状态为目标,采用滞弹性应变恢复法、岩芯直径变形分析法、水压致裂法等多种方法,对HR-1井进行岩体应力实测,获得了研究区现今岩体主应力的大小和方向。同时,根据实测结果,采用有限元分析法对研究区构造应力场进行反演,获取了研究区包含最小水平主应力、垂向主应力和最大水平主应力在内的三维主应力特征,为惠州地区干热岩地应力研究和地热资源开发提供基础数据,主要研究结论如下:(1)基于水压致裂法、岩芯滞弹性应变恢复法和岩芯直径变形分析法的理论基础、测试设备和测试原理,对三种不同地应力测量方法进行了综合评价。结果表明,综合运用三种方法,可以更好的判断目标深度岩体的三维应力状态。(2)采用滞弹性应变恢复法对HR-1井1500~3000 m深度范围内进行地应力实测研究。研究区干热岩体地应力主要特征是:最大水平主应力位于42~96MPa之间,最小水平主应力位于35~89 MPa之间;测试深度内垂向应力与两个水平主应力关系均为SH>Sh>SV;应力类型为走滑型应力,显示水平构造应力占主导作用;最大主应力方向为N58°W,与区域地应力场背景及区域构造应力背景一致。(3)通过Kav、KHv、KHh以及μm随深度的变化分析,研究区1500~3000 m深度范围内,干热岩储藏区地壳浅表层应力状态表现为以水平向应力作用为主导、水平向剪应力相对强度较低的总体特征,干热岩储层区域现今应力状态尚未达到断裂失稳滑动限制。(4)在采用有限元方法进行地应力反演时,通过增加模型网格数量,可以增大模拟结果的可靠性。
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