Technical Papers and Presentations

已有研究结果表明，利用微波加热技术可使页岩气储层中产生裂缝，促进页岩气的增产。尽管在实验和数值上进行了广泛的研究，但在当前工作中样品尺度上的加热和矿物尺度上的破裂被分别、单独表示，微观观察结果并没有得到充分的解释。此外，目前的研究方法没有充分考虑不同矿物的几何形状、尺度和应力状态之间相互作用。本项工作提出了一种研究电磁热应力耦合损伤过程的新方法。在样品尺度上对微波加热进行模拟，并在微观尺度上对由此产生的应力-损伤响应进行模拟，其中具有不同热、力学特性的矿物以薄片形式堆积，而不是像以前工作中的内部嵌套。在页岩样品中观察到一个三阶段的温度上升曲线，但不一定在所有岩石中体现。该数学模型考虑了矿物之间产生的三种应力模式：作用于不同矿物的水平应力(σh) (应力方向平行矿物接触面)、作用于不同矿物的竖直压力(σn) ( 应力方向垂直矿物接触面)和作用于不同矿物之间接触面的剪切应力(τ)。页岩基质中的矿物根据其对微波辐射热应力的敏感性可分为“高”、“中”和“低”三种类型。高介电常数矿物常发生剪切破坏和沿晶断裂。存在较大水平应力(σh)的高介电常数矿物质，和高体积分数、大尺度低介电常数的矿物质中更容易出现穿晶断裂。