Resumen

En las minas de carbón subterráneas, los cambios inducidos por el cizallamiento en el flujo regional de fluidos son un factor importante que provoca la entrada de agua desde las fallas hasta los frentes de trabajo. El deslizamiento por cizallamiento a lo largo de las fracturas preexistentes tiende a activarse durante la fracturación hidráulica, y este movimiento puede aumentar o disminuir la eficacia de la fracturación hidráulica. Para evitar los desastres de la entrada de agua y la posterior fracturación hidráulica, es muy importante comprender la evolución de la permeabilidad inducida por el cizallamiento en las fracturas de las rocas sedimentarias. En este estudio, se investigó la evolución de la permeabilidad inducida por el cizallamiento en fracturas de arenisca cortadas con sierra con tres tipos diferentes de rugosidad superficial mediante la realización de ensayos de cizallamiento triaxial y el examen de la topografía tridimensional de las superficies de fractura sin cizallar y cizalladas. Los resultados permiten extraer varias conclusiones importantes. (1) La permeabilidad de las fracturas sigue una evolución dependiente del cizallamiento en tres etapas. La permeabilidad permanece invariable en la primera etapa estable. Después, la permeabilidad disminuye bruscamente con el aumento del desplazamiento de cizalla. Finalmente, la permeabilidad entra en una segunda etapa estable. (2) Las curvas de tensión de cizallamiento frente a desplazamiento de cizallamiento también pueden dividirse en tres etapas, a saber, una etapa de ajuste de tensión, una etapa de aumento de tensión y una etapa estable. Durante los experimentos, las fracturas siempre experimentaron un cizallamiento stick-slip en la etapa estable. Las oscilaciones de la tensión de cizallamiento en la etapa de stick-slip tenían una mayor frecuencia en las fracturas con superficies más rugosas. Además, las superficies más rugosas mostraron una mayor caída de la permeabilidad tras el cizallamiento que la mostrada por las superficies de las fracturas más lisas. (3) Los resultados del escaneo 3D implican que los efectos acoplados del esmerilado (más el raspado) y el sellado conducen a una disminución de la permeabilidad. Durante el cizallamiento, las paredes de la fractura se trituran y raspan entre sí, lo que provoca un aplanamiento parcial de la superficie de la fractura y la producción de gubias de falla en la misma. Esto conduce a su vez a que las vías de flujo sean parcialmente selladas por granos minerales triturados.

• Materias:Hidrología Permeabilidad Petróleo Yacimientos minerales Minería Geofluidos
• Subjects:Hydrology Permeability Petroleum Mineral deposits Mining Geofluids
• Palabras claves:evolución del cizallamiento, superficie rugosa, fracturación hidráulica, superficie de fracturación, tensión de cizallamiento, permeabilidad inducida, etapa estable, grano de mineral triturado, flujo de fluido regional, fractura de arenisca cortada
• Keywords:evolution of shear, rougher surface, hydraulic fracturing, fracture surface, shear stress, induced permeability, stable stage, crushed mineral grain, regional fluid flow, cut sandstone fracture