حقن تشويش القص وزيادة النفاذية في صدوع الجرانيت

الملخص يُعتقد أن التحفيز بواسطة القص، المعروف باسم الهيدروشرينغ، يعيد تنشيط الصدوع الحرجة أو القريبة من الحرجة الموجودة مسبقًا من خلال حقن السوائل تحت الضغط، مما يؤدي إلى انزلاقها وتوسعها من أجل الإنتاج الاقتصادي من خزانات الطاقة الحرارية الأرضية والنفط غير التقليدي. ومع ذلك، لم تُجرَ دراسات مباشرة على الاستجابة الهيدروميكانيكية المرتبطة وتطور النفاذية خلال قص الصدوع. في هذا البحث، نقدم نتائج اختبارات القص الناتجة عن الحقن الجديدة على عينات جرانيت أسطوانية تحتوي كل منها على صدع شد أو قطع منشار واحد. تُظهر اختبارات القص على الصدوع الخشنة أنه يمكن تحقيق تحسين في النفاذية القابلة للاحتفاظ من خلال انزلاق القص المتسع. كما لوحظ السلوك المميز للالتصاق والانزلاق للصدع أثناء القص. يتحكم ضغط السطح الفعال في فتحة الصدع للسيطرة على تدفق السوائل في حالة الالتصاق، بينما في حالة الانزلاق، يكون المساهمة الرئيسية في زيادة الإنتاج هي التوسع الطبيعي غير القابل للعكس الناجم عن انزلاق القص للصدع. تُظهر البيانات التجريبية أنه اعتمادًا على خشونة الصدع، تتضمن عملية انزلاق الصدع فترتين شبه ساكنتين مع سرعة انزلاق ~10 −9 إلى ~10 −6 م/ث وفترة انزلاق ديناميكية بسرعة انزلاق ~10 −7 إلى ~10 −5 م/ث. يرتبط انزلاق الصدع جيدًا مع الاسترخاء المرتبط بالتوتر: انزلاق أسرع للصُّدع يؤدي إلى استرخاء أسرع للتوتر، والعكس صحيح. كما تم دراسة تأثير خشونة السطح على الاستجابات الهيدروميكانيكية خلال قص الصدوع والانهيار الناتج عن القص. تُظهر الملاحظات التجريبية المختلفة حول الصدوع الخشنة والملساء بوضوح أن المكون الرئيسي لتحفيز القص هو دعم الصدع الذاتي بواسطة الشوائب.