热冲击作用对干热岩起裂压力与裂隙扩展形态的影响

在干热岩水力压裂中，低温水接触高温地热储层诱发热冲击会加速储层裂隙萌生与扩展，强化干热岩储层的压裂效果．本文提出了一种考虑热冲击效应的起裂压力预测公式，该模型将热应力作用和力学参数劣化作用耦合到起裂压力的计算中．建立了考虑热冲击效应的热-水-力-损伤耦合模型，开展Morris全局灵敏度分析，研究了不同岩石初始温度、弹性模量、均质性指数、初始渗透率对水压裂隙扩展形态的影响．结果表明，水压裂隙的起裂是热冲击导致的抗拉强度劣化、冷收缩产生的热应力和孔隙水压力三者的共同作用的结果．随着岩石初始温度的升高，热应力和抗拉强度劣化的贡献越大，表明热冲击效应随着温度的升高而变得更加强烈．弹性模量、泊松比、热膨胀系数和表面换热系数的增加会降低起裂压力．表面换热系数和热膨胀系数是干热岩水力压裂过程中起裂压力的灵敏参数，并且与其他参数的相互作用较强．在EGS项目选址时，选择初始温度较高、弹性模量较大、初始渗透率较大和均质性指数较小的干热岩储层，有利于构建更复杂的裂隙网络．