石油学报

作者：黄中伟, 张世昆, 李根生, 杨睿月, 武晓光, 张宏源, Kamy Sepehrnoori

单位：1. 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室 北京 102249;2. 德克萨斯大学奥斯汀分校石油工程学院 美国 德州奥斯汀 78705

关键词：干热岩,液氮,磨料射流,破岩实验,热流固耦合

基金：黄中伟,男,1972年4月生,1994年获石油大学(华东)学士学位,2006年获中国石油大学(华东)博士学位,现为中国石油大学(北京)石油工程学院教授,主要从事油气井流体力学与完井增产技术研究。Email:huangzw@cup.edu.cn

摘要： 液氮磨料射流是一种高效的破碎干热岩方式。为进一步探究其破岩机理，开展液氮磨料射流喷射高温花岗岩室内实验。从宏观角度分析岩石破碎形式、射流孔眼形态及表面特征，从微观角度分析断裂面形貌和微裂缝分布等，探究液氮磨料射流破碎高温岩石特征。同时，开展磨料水射流和氮气磨料射流破岩实验作为对照。实验结果表明，液氮磨料射流形成的孔眼形状不规则，表面凹凸不平，且破碎体积明显大于磨料水射流和氮气磨料射流。扫描电镜实验显示，低温、冲击载荷作用下，在孔眼壁面和孔眼附近区域生成大量微裂缝，其主要断裂方式为拉伸、剪切作用下岩石的脆性断裂，表现为穿晶断裂和沿晶断裂。理论分析和数值模拟研究表明，液氮低温作用对岩石造成损伤，而热应力、磨料冲击载荷和流体水楔作用在损伤岩石基础上主要以剪切和拉伸两种方式破碎岩石。

来源：2020年第5期

《石油学报》期刊编辑部

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