Resumen

El mecanismo y las descripciones cuantitativas del flujo de fluido no lineal a través de las fracturas de las rocas son cuestiones difíciles y de gran interés en los campos de la ingeniería subterránea. Para estudiar los efectos de la geometría de las fracturas y las condiciones de carga sobre las propiedades de flujo no lineal y la transmisividad normalizada a través de las redes de fracturas, se llevaron a cabo pruebas de flujo de fluidos dependientes de la tensión en redes de fracturas de roca reales con diferente número de intersecciones (1, 4, 7 y 12) y sometidas a diversas cargas límite aplicadas (7, 14, 21, 28 y 35 kN). En todos los casos, las presiones hidráulicas de entrada oscilaron entre 0 y 0,6 MPa. Los resultados de las pruebas muestran que la ley de Forchheimer proporciona una excelente descripción del flujo de fluido no lineal en las redes de fracturas. El coeficiente lineal a y el coeficiente no lineal b en la ley de Forchheimer J=aQ bQ2 generalmente disminuyen con el número de intersecciones pero aumentan con la carga límite. Las relaciones entre a y b pueden ajustarse bien con una función de potencia. Se utilizó un factor de efecto no lineal E=bQ2/(aQ bQ2) para caracterizar cuantitativamente los comportamientos no lineales del flujo de fluidos a través de las redes de fracturas. Definiendo un valor crítico de E = 10%, se calculó el gradiente hidráulico crítico. El gradiente hidráulico crítico disminuye con el número de intersecciones debido a las vías de flujo más ricas, pero aumenta con la carga límite debido al cierre de la fractura. La transmisividad de las redes de fracturas disminuye con el gradiente hidráulico, y el proceso de variación puede estimarse mediante una función exponencial. Se estableció una expresión matemática T/T0=1-exp(-αJ-0,45) para la disminución de la transmisividad normalizada T/T0 frente al gradiente hidráulico J. Cuando el gradiente hidráulico es pequeño, T/T0 mantiene un valor constante de 1,0. Al aumentar el gradiente hidráulico, la tasa de reducción de T/T0 aumenta primero y luego disminuye. La permeabilidad equivalente de las redes de fracturas disminuye con la carga límite aplicada, y los cambios de permeabilidad en niveles de carga bajos son más sensibles.

• Materias:Hidrología Permeabilidad Petróleo Yacimientos minerales Minería Geofluidos
• Subjects:Hydrology Permeability Petroleum Mineral deposits Mining Geofluids
• Palabras claves:red de fracturas, número de intersección, gradiente hidráulico, carga límite aplicada, gradiente hidráulico crítico, flujo de fluido no lineal, carga límite, propiedad de flujo no lineal, red de fracturas de roca, permeabilidad de la fractura
• Keywords:fracture network, number of intersection, hydraulic gradient, applied boundary load, critical hydraulic gradient, nonlinear fluid flow, boundary load, nonlinear flow property, rock fracture network, permeability of fracture