Reativação de Falhas em Travertino e Seu Impacto na hidráulica Transmissibilidade

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Configuração experimental

Os experimentos foram realizados utilizando-se o grande cisalhamento direto CSIRO Equipado com uma célula selada permitindo o fluxo de fluido através do Deformante (Fig. 1). Esta plataforma tinha sido usada anteriormente para estudar O comportamento de atrito, a vedação dinâmica de falhas e o esfregaço de argila Desenvolvimento em arenitos (Giger et al., 2011, 2013). O equipamento é Capaz de acomodar uma grande amostra intacta (tamanho nominal 240 ×

110 × 150 mm) com a finalidade de realizar medições hidromecânicas Com um deslocamento de corte relativamente grande de 120 mm (Que é em torno de uma ordem de magnitude mais elevada do que a maioria Em plataformas convencionais de cisalhamento directo) em condições seladas. Mais detalhes sobre a nova configuração do equipamento de cisalhamento direto e

Modificações na caixa de cisalhamento interna para experimentos com rochas carbonatadas São dadas em outro lugar (Giwelli et al., 2016). O fluxo de fluido Os experimentos foram medidos a partir do compartimento base / fundo Com uma pressão de poro constante de 0,1 MPa ao longo do ensaio. Por conveniência na descrição dos experimentos e na orientação geográfica do laboratório, tanto a configuração do a célula de cisalhamento e as amostras utilizadas no experimento foram divididas em Quatro compartimentos (parte superior leste (TE) e oeste superior (TW), e parte inferior leste (BE) e fundo ocidental (BW): Giger et al. 2011; Giwelli et ai. 2016).

Técnica experimental

Um grande bloco de travertino, que foi extraído de Acquasanta Terme no sul da região de Marche, Itália central (Delle Piane Et ai. 2016; Maggi et ai. 2015), foi selecionado para este estudo (Fig. 2),

Sendo um análogo mecânico de reservatórios de carbonato microbiano. O Acredita-se que o bloco selecionado (Fig. 2b) tenha características chave incluindo porosidade, resistência e permeabilidade fortemente anisotrópica .Que são semelhantes às rochas pré-sal que detêm vastas reservas de petróleo Bacias do Atlântico Sul (Ronchi & Cruciani 2015). Subamostras de

O bloco parente (Fig. 2c) foi escolhido para ser deformado na direcção Para formar uma zona de falha artificial. Os valores médios dos Medições geomecânicas e petrofísicas realizadas em 12

(Figura 2b, c) são sintetizados em Tabela 1. A mineralogia do travertino analisada por raios X em pó

Difração (XRD) indicou que a calcite é o mineral dominante (c. 99% em peso) com vestígios de quartzo e mica. Foram testadas três amostras (B2T1N35D12, B2T2N40D12 e

B2T3N45D12) com um deslocamento de cisalhamento (D) de 120 mm e inferior Tensões verticais eficazes máximas (N) de 35, 40 e 45 Mpa, respectivamente. Para poder romper as amostras intactas, um entalhe (25 mm Fundo × 4 mm de largura) foi cortada em torno das amostras no plano médio,

De modo que as forças normais e de cisalhamento foram concentradas numa Área de superfície. Antes dos ensaios de cisalhamento direto, as amostras estavam saturadas Por imersão em água da torneira sob vácuo durante 2 dias. Mais detalhes sobre Os procedimentos experimentais e a preparação das amostras podem ser Giwelli et ai. (2016). Uma taxa de deslocamento de cisalhamento de 0,17 mm min -1 Inicialmente, o que foi necessário para capturar o comportamento do fluxo Durante o pico e o estresse pós-pico imediato em detalhe. Contudo,

A taxa foi aumentada para 1 mm min -1 após 50 mm de deslocamento em Todos os testes a fim de completar todo o ciclo de teste dentro de 1 dia. Devido à pressão de poro máxima na célula selada ser baixa (Cerca de 0,1 MPa), as alterações nas tensões efectivas que actuam sobre o

Amostras defeituosas foram feitas através de carga vertical cíclica As experiências de cisalhamento direto em vez de por mudanças na pressão de poros,

Fig. 1. Fotografia do equipamento de cisalhamento com O recém-instalado multiport

Durante o funcionamento. Mais Informação sobre a célula de cisalhamento

Discutido em Giger et al. (2011) e Giwelli et ai. (2016).

FIG. 2. (a) O local de escavação visto de O NW. (B) Bloco de travertino selecionado 2 (B2), com dimensões de 50 x 50 x 50 cm. (C) Nove subamostras foram cortadas de B2 E três deles foram escolhidos para serem Testados neste estudo.

Como pode ocorrer in situ. As tensões verticais foram mantidas a falha inicial das amostras e só variou após aproximadamente 20 mm de deslocamento de cisalhamento (isto é, bem após o pico de resistência ao cisalhamento foi gravado). No teste B2T3N45D12, investigamos o papel da

Inversão da cinemática de falha nas propriedades hidráulicas do Amostra defeituosa. Assim, um conjunto de incrementos de corte direto e inverso Foi executado na zona de falha inicialmente formada. A frente e reversa Deslocamentos foram realizados em três níveis diferentes de

Tensão vertical efetiva em deslocamentos líquidos entre 30 e 40 mm. A Tabela 2 e a Figura 3 ilustram o protocolo experimental que foi Desenvolvido para este estudo.

Após experimentos que variaram o estresse vertical e / ou senso de Deslocamento, todas as amostras foram cortadas a 120 mm de deslocamento Em tensões verticais constantes de 35, 40 e 45 MPa para criar bem- Desenvolvido calcita gouge no núcleo da falha. Ao atingir o máximo

120 mm de deslocamento, cisalhamento e forças verticais foram liberados Simultaneamente e depois a célula de fluido foi descarregada. O exterior A célula de cisalhamento foi desmontada e, em seguida, a célula interna foi bloqueada Juntamente com parafusos e colocados em um congelador de peito com gelo seco (sólido CO 2) tal que a amostra dentro dele, ainda saturada com água, era Completamente congelado a aproximadamente -50 ° C. Daí, perfuramos um Com um diâmetro de 38 mm e um comprimento de Aproximadamente 80 mm. As amostras coraram a 32 ° em relação ao Plano de cisalhamento continha o núcleo da falha, zonas de dano e, na Casos, também partes de rocha de parede intacta em cada extremidade. As amostras foram Extrudido para dentro de uma membrana, aparado e colocado Tubo de transporte para evitar danos ao descongelamento e Recarregamento. Mais informações sobre o processo de extração de

Separado (Giwelli et al., 2016). Um scanner de tomografia computadorizada de raio-X (CT)

SOMATOM Definition AS) foi usado para digitalizar intacto e Amostras. Todos os procedimentos de varredura (pré e pós-cisalhamento) foram realizados Temperatura ambiente e pressão atmosférica com Imagens adquiridas