含湿孔隙岩石有效热导率的数值分析

刘善琪，李永兵，田会全，刘旭耀，朱伯靖，石耀霖

中国科学院计算地球动力学重点实验室，中国科学院大学，北京 100049

1 引 言

岩石热导率是岩石主要的物性参数之一，对地质基础研究（岩石圈热结构、地球内部热传导过程、地球深部热状态、深部岩石的变质作用和热演化历史等）和应用研究（矿山采掘、石油开发和地热能利用）均具有重要的意义.在岩石圈内，热传导是岩石间热传递的最主要方式.岩石圈内的各种地球物理过程（如岩石的流变状态、热结构、大地热流等）都与岩石的热导率紧密相关.

目前取得岩石热导率的方法主要有两种：实验室测量和原位测量.实验室测量一般是在实验室对经过风干（少部分为烘干）的岩芯样品进行测定.这种方法对于低孔隙率的岩石，不会引起大的误差；对高孔隙率的碎屑沉积岩类，则会产生显著的影响.大多数岩石都具有孔隙或裂隙，即使致密的结晶岩类，也有一定程度的孔隙或裂隙.泥岩、页岩、砂岩等岩石的孔隙率可高达20%～30%，对于这些含孔隙的岩石，干试样的热导率与含水试样的热导率存在不同程度的差异［1］.忽略岩石孔隙中的水对热导率的影响是实验结果与实际情况不符的主要原因.因此，最理想的热导率测量方法应该在原位进行，现已发展了一系列的原位测量方法，但是原位测量不仅方法复杂，而且一些岩石无法进行原位测量.同时，上述两种方法都必须耗费大量时间.

实际上，孔隙岩……