三轴压缩下低渗透岩石渐进破坏过程中渗透率演化的离散元模型

了解由裂缝的成核、扩展和聚结引起的渗透率演变，可以更好地评估地下开挖、钻孔或储层附近的流体迁移。在这项研究中，我们提出了一种结合粘结颗粒模型和双渗透孔隙网络模型的三维方法来研究低渗透岩石的裂缝渗透行为。首先，我们通过将数值方案的预测结果与微裂化和破裂多孔样品的分析渗透率溶液进行比较，来验证数值方案的性能。然后，我们模拟了具有周期性渗透率测量的泥质岩石样品的三轴压缩测试一下。该模型能够重现从微裂纹早期到残余失效后状态的实验观察到的应力-应变-渗透率演变: (i) 渗透率在达到裂纹损伤阈值之前没有显着变化，并且 (ii) 由于整个样品上出现了离散的剪切带，破坏后渗透率增加了几个数量级。数值结果与实验观察结果之间的良好一致性证实了所提出的方法在模拟低渗透性岩石渐进破坏过程中的裂缝渗透率行为的相关性。基于此结果，我们模拟了不同围压下的三轴压缩试验，提出了破坏后渗透率与残余平均应力之间的关系。