Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quan sát hư hại vi nứt gần các vết nứt hợp nhất bằng cách sử dụng phát xạ âm
Tóm tắt
Nứt thủy lực là một thực hành phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp và môi trường, bao gồm sản xuất năng lượng bằng cách sử dụng hệ thống địa nhiệt tăng cường, khai thác hydrocarbon từ các mỏ dầu và/hoặc khí không truyền thống, cũng như các phương pháp khai thác trong ngành khai thác mỏ và kỹ thuật dân dụng. Việc hiểu rõ những hư hại liên quan đến các vết nứt hợp nhất do nứt thủy lực gây ra và vật liệu xung quanh là điều cơ bản khi nỗ lực để dự đoán hành vi của vật liệu và hệ thống. Việc tạo ra các mạng lưới nứt trong đá có thể tạo ra một lượng lớn vi nứt trong các vùng xung quanh không kết nối với ống khoan. Mức độ vi nứt có thể thay đổi tùy thuộc vào chất lỏng, loại đá, điều kiện ranh giới áp lực/nhiệt độ, cũng như các thuộc tính vật liệu vốn có và sự không đồng nhất. Các vùng đá chứa vi nứt gần các vết nứt vĩ mô hợp nhất có thể hành xử khác với vật liệu ma trận ban đầu do những thay đổi cấu trúc vĩnh viễn. Hiểu cách mà các vết nứt hợp nhất có thể tương tác với đá xung quanh chứa vi nứt yêu cầu phải đặc trưng hóa hư hại theo sự tiến hóa của các thuộc tính vật lý. Trong nghiên cứu này, một bài thử nghiệm nứt thủy lực trong phòng thí nghiệm đã được thực hiện trên một mẫu hai khối tách biệt bởi một điểm gián đoạn như một tương đương của một vết nứt tự nhiên lớn. Vết nứt thủy lực đã được theo dõi bằng các phát xạ âm (AE) trong suốt các giai đoạn khởi phát và lan tỏa. Hành vi của từng sự kiện AE và việc đặc trưng nguồn đã được thực hiện để ghi lại cơ chế thất bại và biến dạng thể tích tương đối do vi nứt gây ra. Các đặc điểm nguồn đã được sử dụng phối hợp với các kỹ thuật mật độ sự kiện dựa trên đám mây để xác định các vùng hư hại khác nhau trong đám mây vi nứt. Kết quả hình ảnh mật độ sự kiện ba chiều định lượng đã được so sánh với các phép đo tính thấm trên các lõi con được lấy từ mẫu sau thử nghiệm.
Từ khóa
#nứt thủy lực #vi nứt #phát xạ âm #đặc trưng hóa hư hại #vật liệu còn lạiTài liệu tham khảo
Dufumier H, Rivera L (1997) On the resolution of the isotropic component in moment tensor inversion. Geophys J Int 131:595–606
Grosse C, Ohtsu M (eds) (2010) Acoustic emission testing: basics for research—applications in civil engineering. Springer, Berlin
Hampton J, Hu D, Matzar L, Gutierrez M (2014) Cumulative volumetric deformation of a hydraulic fracture using acoustic emission and micro-CT imaging. 48th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium. Minneapolis: American Rock Mechanics Association
Hampton J, Matzar L, Han Y, Warpinski N, Mayerhofer M (2014) Laboratory shear stimulation and hydraulic fracture characterization using acoustic emission. 31st European Working Group on Acoustic Emission. Dresden, Germany. 3–5 September 2014
Hampton J, Gutierrez M, Matzar L, Hu D (2015) Hydraulic rock fracture damage quantification using acoustic emission source parameters. In: Paper presented at the international symposium on rock mechanics, Montreal, Canada, 10–13 May 2015
Hampton J, Gutierrez M, Matzar L, Hu D, Frash L (2018) Acoustic emission characterization of microcracking in laboratory-scale hydraulic fracturing tests. J Rock Mech Geotech Eng. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2018.03.007
Han Y, Hampton J, Li G, Warpinski N, Mayerhofer M (2015) Investigation of Hydromechanical mechanisms in microseismicity generation in natural fractures induced by hydraulic fracturing. SPE J. https://doi.org/10.2118/167244-pa
Manthei G (2004) Characterization of acoustic emission sources in rock salt specimen under triaxial load. J Acoust Emission 22:173–189
Mogi K (2007) Experimental rock mechanics. Taylor & Francis, London
Ohtsu M (1991) Simplified moment tensor analysis and unified decomposition of acoustic emission source: application to in situ hydrofracturing test. J Geophys Res 96:6211–6221
Ohtsu M (1995) Acoustic emission theory for moment tensor analysis. Res Nondestr Eval 6:169–184
Robin P (1973) Note on effective pressure. J Geophys Res 78(14):2434–2437
Shigeishi M, Ohtsu M (2001) Acoustic emission moment tensor analysis: development for crack identification in concrete materials. Constr Build Mater 15:311–319
Stein S, Wysession M (2003) An introduction to seismology, earthquakes, and earth structure. Blackwell Publishing, Malden