【摘 要】
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热导率是岩石最重要的热物理参数之一,对沉积盆地热状态及其演化具有重要的影响。然而,目前仍然缺乏对岩石的热导率影响因素的综合研究,岩石热导率与岩石矿物组分、结构构造等内部因素以及温度、压力等外部因素的定量关系需要进一步明确。本文选择了三大岩石类型中的139件样品利用瞬态平面热源法测量了室温（25℃）下的热导率,选择了28件样品进行了在25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃下
【基金项目】
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国家重点研发计划《雄安新区深层地热资源探测评价技术示范》（批准号:2018YFC06043）所属专题《地热资源聚敛机制研究》；
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热导率是岩石最重要的热物理参数之一,对沉积盆地热状态及其演化具有重要的影响。然而,目前仍然缺乏对岩石的热导率影响因素的综合研究,岩石热导率与岩石矿物组分、结构构造等内部因素以及温度、压力等外部因素的定量关系需要进一步明确。本文选择了三大岩石类型中的139件样品利用瞬态平面热源法测量了室温（25℃）下的热导率,选择了28件样品进行了在25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃下的高温热导率测量。结合样品的孔隙度、密度和成分,综合分析了岩性、孔隙度、密度和岩石热导率的关系及岩石热导率的各向异性,研究了温度对岩石热导率的影响。作为实验研究的补充,使用数值模拟方法研究了孔隙大小、裂缝角度和组分排列对岩石热导率的影响。结果表明侵入岩、火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩的热导率分别为介于1.62～4.00W/m K,1.09～2.07W/m K,1.52～5.23W/m K和2.34～6.55W/m K,其热导率平均值分别为2.54±0.53W/m K,1.50±0.24W/m K,2.77±0.83W/m K和4.21±1.28W/m K。碳酸盐岩和碎屑岩的热导率平均值大于侵入岩和火山岩的热导率均值,侵入岩和火山岩的热导率分布更集中。在较大的孔隙度区间,岩石热导率随着孔隙度升高而下降,在较小的孔隙度区间,该趋势不明显。岩石热导率和密度的关系与热导率和孔隙度的关系类似。层理发育的岩石有明显的各向异性,其各项异性系数是从1.08到2.08。高温热导率实验表明,绝大多数岩石的热导率随着温度升高而下降,降低的速度和幅度可根据岩石在25℃时热导率的变化分为三类。将研究成果应用塔里木盆地发现,盆地深层岩石热导率校正系数主要受制与岩石在室温下热导率的值。利用Comsol Multiphysics仿真软件模拟孔隙大小、裂缝角度和组分排列对岩石热导率的影响,发现孔隙大小和热导率没有明显的关系,裂缝角度对热导率的影响较大,不同角度下的热导率差异可达60倍,组分排列对温度效应有一定程度的影响,不同排列方式,热导率差异为13.6%。
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