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巖石熱處理過程微裂縫產(chǎn)生的微觀機理

信息分類：生命科學資訊　　　　作者:YIYI發(fā)布　

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巖石熱處理過程微裂縫產(chǎn)生的微觀機理

  掃描電鏡研究結(jié)果表明，飽和巖樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在高溫處理和微波加熱過程中均發(fā)生
了變化，主要表現(xiàn)為礦物和顆粒的結(jié)構(gòu)變化與大量微裂縫的產(chǎn)生。另外，產(chǎn)生
的微裂縫之間及其與天然裂縫和孔喉之間具有較好的連通性，這也在滲透率測定實驗中得到證實。
綜合分析表明，低滲透致密砂巖在熱處理過程產(chǎn)生微裂縫的主要機理主要有三種：礦
物失水收縮、顆粒與顆粒之間的剝離、巖石顆粒內(nèi)部開裂。

1.顆粒與顆粒之間的剝離。在原始狀態(tài)下，低滲透致密砂巖的顆粒之間由于有膠結(jié)
物的存在而呈現(xiàn)緊密的線或面接觸。在加熱過程中含水膠結(jié)物以及某些含水顆粒自身失
水導致體積收縮，顆粒之間的聯(lián)結(jié)作用變?nèi)趸蛳�，產(chǎn)生微裂縫。

2.顆粒內(nèi)部開裂。主要與巖石顆粒內(nèi)部礦物組成的非均質(zhì)性以及粒內(nèi)的弱勢面有
關(guān)。由于：不同礦物的熱力學性質(zhì)不一樣，在加熱過程中顆粒趨向于通過弱勢面產(chǎn)生裂紋。
第一種情況，含水顆粒內(nèi)部在加熱過程中失水出現(xiàn)類似于自然界中普遍存在的泥巖“龜
裂”現(xiàn)象，：產(chǎn)生微裂縫。這種形式的內(nèi)部開裂主要存在于含水的塑性顆粒中。

①傳統(tǒng)加熱。采用傳統(tǒng)加熱方式升溫時，由于熱能傳遞和升溫是一個相對緩慢的過
程，含水層狀黏土礦物以及塑性顆粒的失水相對較緩慢，巖石顆粒的熱應力變化也相對平
緩。因此，產(chǎn)生的裂縫主要是由于含水礦物及顆粒失水收縮導致，掃描電鏡所見微裂縫主
要是孔隙中黏土拉斷以及巖石顆粒邊緣的剝離微縫，另外在塑性顆粒中產(chǎn)生粒內(nèi)開裂。

②微波加熱。微波加熱是一種體加熱，升溫迅速，巖石顆粒的熱應力加載速率很快，
巖石表現(xiàn)為膨脹剪應力破壞為主。在實驗中發(fā)現(xiàn)，對于致密巖心，往往在連續(xù)加熱不到
10min就發(fā)生爆裂。因此，掃描電鏡下除了觀察到傳統(tǒng)加熱過程所具有的裂縫特征外，剛
性巖石顆粒內(nèi)部還產(chǎn)生大量的微裂縫，即剛性顆粒內(nèi)部開裂是微波加熱所產(chǎn)生裂縫的主
要特征。另外，含水黏土礦物晶片更容易斷裂，脆性增強，表現(xiàn)出快速失水的特征。

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