作者：李念琪、符力耘*、鄧武兵、José M. Carcione、楊建

關(guān)鍵詞：縫洞型多孔介質(zhì)；地?zé)醿?chǔ)層；冷沖擊；地震監(jiān)測(cè)

摘要：具有復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)（剛性孔隙、裂縫和孔洞）的縫洞型熱儲(chǔ)層作為中國(guó)典型的地?zé)豳Y源正在被廣泛的研究、開發(fā)和利用。這類熱儲(chǔ)層的循環(huán)采熱涉及復(fù)雜的熱-水-力耦合作用過程。冷熱循環(huán)對(duì)地震響應(yīng)的熱彈性效應(yīng)對(duì)循環(huán)采熱過程中的地震監(jiān)測(cè)具有重要意義，但這一問題在現(xiàn)有文獻(xiàn)中尚未得到充分關(guān)注。為填補(bǔ)這一空白，中國(guó)石油大學(xué)（華東）高溫高壓巖石物理與深層地震探測(cè)實(shí)驗(yàn)室的李念琪博士，符力耘教授和鄧武兵副教授，聯(lián)合意大利國(guó)家海洋學(xué)與應(yīng)用地球物理研究所José M. Carcione教授通過應(yīng)用雙重孔隙熱彈性理論來解釋水冷條件下花崗巖的超聲波測(cè)量結(jié)果。我們考慮的是含有裂縫和硬孔的各向同性多孔基質(zhì)。平面波分析得到經(jīng)典的P波和S波以及三種慢速P波，即慢（Biot）P1波、慢（Biot）P2波和熱P波。我們研究了溫度、雙重孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙流體對(duì)典型花崗巖儲(chǔ)層在冷沖擊過程中熱彈性特性的綜合影響。裂縫是熱交換和流體流動(dòng)的主要通道。熱-水-力耦合熱彈性模型描述了與熱誘發(fā)裂縫相關(guān)的儲(chǔ)層屬性，其中裂縫孔隙度比剛性孔隙度更能有效描述儲(chǔ)層質(zhì)量。研究發(fā)現(xiàn)，在低于400°C的溫度范圍內(nèi)，熱導(dǎo)率和比熱容對(duì)地震頻率范圍的影響可以忽略不計(jì)，而裂縫密度在加熱-冷卻循環(huán)中顯著影響地震響應(yīng)，這主要是受熱效應(yīng)和冷沖擊誘發(fā)的裂縫的影響。進(jìn)一步研究表明，水冷條件下的P波速度和衰減效應(yīng)為監(jiān)測(cè)熱誘發(fā)裂縫和增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的操作效率提供了重要的指標(biāo)。該熱-水-力耦合熱彈性模型為熱儲(chǔ)層循環(huán)采熱過程中的主動(dòng)（或被動(dòng)）地震監(jiān)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。研究成果近期發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Geophysics（Li N.Q., Fu* L.-Y., Deng W.B., Carcione J.M., and Yang J. A thermo-hydro-mechanical model to evaluate the seismic properties of geothermal reservoirs. Geophysics, 88(5), 2023, WB23-WB35. DOI: 10.1190/geo2022-0491.1.）。