化学机械加载引起页岩岩石蠕变行为的实验与计算综合框架
摘要：页岩岩石中的蠕变变形是许多应用中的重要因素，例如地质结构的可持续性、井眼稳定性、土地沉降评估、CO2储存、有毒废物容纳和水力压裂等。该文献指出，一种导致恒定载荷下时间依赖变形的机制是溶解/形成过程与反应环境的化学-力学相互作用。当溶解/形成过程发生在物质相内部时，材料微结构中的应力和应变分布会发生变化。在溶解过程中，由溶解相承载的应力分布到相邻的空间体素中，从而导致材料的进一步变形。该研究的目的是探索在化学-力学载荷作用下岩石微观结构演化与时间依赖蠕变行为之间的关系。研究使用实验确定的页岩岩石微观结构和力学演化，利用与反应性溶液（富CO2溶液）和非反应性溶液（富N2溶液）在高温高压条件下的相互作用诱发的微观CT图像计算了由时间步进有限元建模方法得出的结果。在反应之前和之后，使用分割的微CT图像获取了样品微观结构的快照。通过纳米压痕/EDS技术，对于样品由于化学-力学载荷导致的溶解和沉淀过程, 提供了单个材料相的机械性能的空间改变。然后，将时间依赖的机械信息微结构引入到力学模型中，计算由于溶解/沉淀过程引起的蠕变行为，独立于矿物相的本质粘性特性。
作者：Ravi Prakash, Sara Abedi
论文ID：2305.09762
分类：Geophysics
分类简称：physics.geo-ph
提交时间：2023-05-18