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　　通常情況下，巖石裂隙的滲透率比完整巖石的滲透率高2至3個(gè)數(shù)量級(jí)。在非常規(guī)油氣儲(chǔ)層開發(fā)和二氧化碳地質(zhì)封存過程中，裂隙滲透率影響地質(zhì)能源的開發(fā)效率，并決定蓋層的泄露風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)以往實(shí)驗(yàn)研究，裂隙滲透率大小受到有效法向應(yīng)力、剪切變形及巖石類型的影響。另外，相較于平整的鋸切裂隙，通過巴西劈裂方式得到的張拉裂隙更能代表自然界中的巖石裂隙。然而，不同有效法向應(yīng)力下張拉裂隙滲透率隨剪切位移的演化機(jī)理尚不明確，需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究。
　　中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所二氧化碳地質(zhì)封存組以砂巖和頁巖張拉裂隙為代表，利用自主研發(fā)的L型剪切滲流試驗(yàn)裝置，開展了不同有效法向應(yīng)力條件下的剪切實(shí)驗(yàn)，并在不同剪切位移處測(cè)量了裂隙的氣體滲透率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在峰值剪應(yīng)力前，砂巖裂隙的氣體滲透率隨剪切應(yīng)力的增大而降低，而頁巖裂隙的氣體滲透率在彈性加載階段幾乎保持不變，隨后增大（圖1）；當(dāng)剪切應(yīng)力幾乎保持不變時(shí)，砂巖和頁巖裂隙的氣體滲透率隨剪切位移的演化均表現(xiàn)出對(duì)有效正應(yīng)力的依賴性（圖1）；砂巖和頁巖裂隙氣體滲透率隨剪切位移的不同演化趨勢(shì)或由裂隙面上不同的局部變形破壞模式所致。研究對(duì)實(shí)驗(yàn)后的樣品進(jìn)行CT掃描發(fā)現(xiàn)：所有測(cè)試樣品的最終裂隙體積與最終氣體滲透率呈正相關(guān)（圖2）；砂巖和頁巖裂隙面的局部粗糙度表現(xiàn)出相反的演化趨勢(shì)，且砂巖裂隙面的磨損面積大于頁巖裂隙面（圖3）。
　　相關(guān)研究成果以Comparison of shear-induced gas transmissivity of tensile fractures in sandstone and shale under varying effective normal stresses為題，發(fā)表在Journal of Natural Gas Science and Engineering上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金及中國博士后科學(xué)基金的資助。
　　論文鏈接 
　　圖1.剪應(yīng)力、法向變形和裂隙滲透率隨剪切位移的演化關(guān)系
　　圖2.實(shí)驗(yàn)后砂巖和頁巖裂隙的CT掃描圖
　　圖3.磨損面積比和有效法向應(yīng)力的關(guān)系