Transmisividad de fracturas en rocas anfitrionas prospectivas para sistemas geotérmicos mejorados (EGS)
Autores: Herrmann, Johannes; Schuster, Valerian; Cheng, Chaojie; Milsch, Harald; Rybacki, Erik
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Transmisividad de fracturas en rocas anfitrionas prospectivas para sistemas geotérmicos mejorados (EGS)
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Experimentalmente
Propiedades hidráulicas
Fracturas
Rocas variscas
Transmisividad
Rugosidad de la superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Determinamos experimentalmente las propiedades hidráulicas de las fracturas en varios tipos de rocas, centrándonos en una variedad de rocas variscas. Se realizaron experimentos de flujo a través de muestras de pizarra, graywacke, cuarcita, granito, material de falla natural y arcosa que contenían una fractura artificial con una rugosidad dada. Para las muestras de pizarra, se midió la transmisividad hidráulica de las fracturas a presiones de confinamiento, p, de hasta 50 MPa, temperaturas, T, entre 25 y 100 grados C, y estrés diferencial, , actuando perpendicularmente a la superficie de la fractura de hasta 45 MPa. La transmisividad de la fractura disminuye de manera no lineal e irreversible en aproximadamente un orden de magnitud con el aumento de la presión de confinamiento y el estrés diferencial, con una influencia ligeramente más fuerte de p que de . El aumento de la temperatura reduce la transmisividad de la fractura solo a altas presiones de confinamiento cuando la apertura de la fractura ya es baja. Un aumento en la rugosidad de la superficie de la fractura de aproximadamente tres veces produce una transmisividad inicial de la fractura casi un orden de magnitud mayor. Las fracturas con rugosidad de superficie similar muestran la mayor transmisividad inicial dentro de las muestras de pizarra, graywacke, cuarcita y granito, mientras que la transmisividad en material de arcosa y gouge granítico es hasta varios órdenes de magnitud más baja. La reducción en la transmisividad con el aumento del estrés a temperatura ambiente varía con la composición y la resistencia uniaxial, donde la deducción es más baja para las rocas con una alta fracción de minerales fuertes y una alta fragilidad y resistencia asociadas. Investigaciones microestructurales sugieren que la reducción es inducida por la compactación de la matriz y la trituración de asperidades fuertes. Nuestros resultados sugieren que para una rugosidad de superficie dada, la transmisividad de la fractura de la pizarra como ejemplo de un reservorio objetivo para EGS no convencionales, es comparable a la de otras rocas duras, por ejemplo, granito, mientras que las rocas altamente alteradas y/o ricas en arcilla muestran un bajo potencial para extraer energía geotérmica de fracturas discretas.
Descripción
Determinamos experimentalmente las propiedades hidráulicas de las fracturas en varios tipos de rocas, centrándonos en una variedad de rocas variscas. Se realizaron experimentos de flujo a través de muestras de pizarra, graywacke, cuarcita, granito, material de falla natural y arcosa que contenían una fractura artificial con una rugosidad dada. Para las muestras de pizarra, se midió la transmisividad hidráulica de las fracturas a presiones de confinamiento, p, de hasta 50 MPa, temperaturas, T, entre 25 y 100 grados C, y estrés diferencial, , actuando perpendicularmente a la superficie de la fractura de hasta 45 MPa. La transmisividad de la fractura disminuye de manera no lineal e irreversible en aproximadamente un orden de magnitud con el aumento de la presión de confinamiento y el estrés diferencial, con una influencia ligeramente más fuerte de p que de . El aumento de la temperatura reduce la transmisividad de la fractura solo a altas presiones de confinamiento cuando la apertura de la fractura ya es baja. Un aumento en la rugosidad de la superficie de la fractura de aproximadamente tres veces produce una transmisividad inicial de la fractura casi un orden de magnitud mayor. Las fracturas con rugosidad de superficie similar muestran la mayor transmisividad inicial dentro de las muestras de pizarra, graywacke, cuarcita y granito, mientras que la transmisividad en material de arcosa y gouge granítico es hasta varios órdenes de magnitud más baja. La reducción en la transmisividad con el aumento del estrés a temperatura ambiente varía con la composición y la resistencia uniaxial, donde la deducción es más baja para las rocas con una alta fracción de minerales fuertes y una alta fragilidad y resistencia asociadas. Investigaciones microestructurales sugieren que la reducción es inducida por la compactación de la matriz y la trituración de asperidades fuertes. Nuestros resultados sugieren que para una rugosidad de superficie dada, la transmisividad de la fractura de la pizarra como ejemplo de un reservorio objetivo para EGS no convencionales, es comparable a la de otras rocas duras, por ejemplo, granito, mientras que las rocas altamente alteradas y/o ricas en arcilla muestran un bajo potencial para extraer energía geotérmica de fracturas discretas.