岩石物理实验

岩石物理实验（共9篇）

岩石物理实验 篇1

0 引言

岩石物理实验在当今的地球物理勘探和地震资料解释中越来越凸显其举足轻重的地位, 对于岩石物理这一基础学科的研究有助于从根本上了解岩石本身性质及其内部结构, 对地震波速度异常的解释具有十分重要的作用, 实验作为岩石物理基础内容, 对其研究也就有了现实指导意义。

按照胡克定律, 我们可知岩石体应变与体应力之间的关系:σ=Eε, 也即是体应变与体应力之间存在线性关系。非线性弹性[1], 即是指在实际岩石物理实验中, 宏观表现上体应变和体应力之间不是线性关系, 这种非线性弹性关系存在使得岩石物理实验存在诸多变数。对岩石的非线性弹性的研究将有助于提高岩石物理测定精度和操作规范性。对该类问题的研究主要从两个方面着手: (1) 是岩石内部的空隙, 岩石内部普遍存在诸多空隙, 这些空隙按照加压后的“反应”分为两类, 第一类是加压后就逐渐闭合的空隙, 称之为“软空隙”, 第二类是加压后 (本实验取30Mpa) 不易闭合的空隙, 称之为“硬空隙”。[2]这些空隙的存在是岩石非线性弹性的根本原因, 在本实验中, 测试对象致密砂岩的声波速度主要与空隙相关, 对其声波速度的测试能直观反映空隙的变化情况; (2) 滞后效应[3], 是指事物的发展需要经历由微到著, 由潜到显的变化过程, 致使在复杂事物的因果链条中, 事物的发生原因与事物发生的实际响应存在一定时间的间隔, 我们将这种延迟了较长时间的现象称为滞后效应。滞后效应在岩石物理实验中具体表现为压力已到达目标值, 岩石样品内部压力未达到目标值从而使得宏观表现滞后于压力的变化。由于滞后效应的存在, 导致了实践结果的多样性与不确定性。

1 实验及结果分析

在目前的岩石物理实验中, 测定岩石在不同压力情况下岩石速度实验极为常见, 在此实验中, 滞后效应的影响不容忽视, 它作为岩石的一种重要性质, 对滞后效应的研究对岩石物理实验具有十分现实的意义。本文所选用的实验对象为来自CQ地区的一批致密砂岩, 实验前均将实验样品至于80°干燥箱中干燥24小时, 确保足够干燥状态, 此外, 本实验仪器选用的是SCMS-E高温高压岩心多参数测试仪, 实验采用的是脉冲穿透法, 纵波发射频率为700KHZ, 按照5mpa为梯度, 实验获取不同压力 (0-60MPA) 下岩石的纵波速度。

实验结果图:

实验结果分析:

图1是选取CQ地区的9快致密砂岩样品测试成果图, 不同的岩石样品纵波速度随压力变化趋势图;图2则是一块岩石样品的压力-纵波速度曲线图, 在本图中, 分段拟合了30Mpa前和30Mpa后的变化趋势, 从图中我们可以看到: (1) 0-30MPA实验结果拟合成指数曲线, 即纵波速度与压力的增加不呈线性关系, 而是表现为非线性关系, 岩石物理性质上表现为非线性弹性; (2) 对30-60MPA的实验结果进行拟合, 发现可以用线性直线很好的拟合实验结果, 即表现为线性关系, 在岩石物理性质上为线性弹性; (3) 实验等待稳压的时间越长, 实验结果与拟合曲线更为相近。

岩石内部空隙的“软空隙”在0-30MPA阶段, 随着压力的增加, 逐渐由“开”变为“关”, 随着压力的增加, 关闭的速率逐渐放慢, 可关闭的“软空隙”越来越少, 岩石等效密度逐渐变大, 变大速率逐渐变小, 岩石的速度也随着逐渐变大, 变大速率逐渐变小;在30-60MPA阶段, 此时“软空隙”已全部关系, 由“硬空隙”和岩石基质骨架组成的部分变现出线性弹性性质, 即遵循胡克定律中应变与应力关系:σ=Eε, 此时岩石等效密度与应力也呈线性关系, 宏观变现为岩石速度与压力呈现线性增加关系。对比同一块岩石不同稳压等待时间可以看到, 随着等待时间的增长, 岩石速度与围压的关系更加符合拟合结果, 这表明等待稳压的时间越久, 岩石声波速度测定的精度越高。

2 意见和建议

岩石的非线性弹性性质是一种极为常见的岩石特征, 特别是对于岩石物理实验这一类高精度实验项目而言, 更是一个不可忽略的因素, 因此, 作者就此对岩石物理实验提出几点建议和改进意见: (1) 岩石物理实验需本着实事求是的精神, 认真记录每一次观测到的实验结果, 确保第一手资料的真实可靠; (2) 岩石物理测试过程中, 不同的测试人员需统一标准, 特别是在选取初至的时候, 统一选择某一个特征清晰明显的起跳点作为初至点, 一次实验过程和全部实验过程都保持这一标准, 可尽可能使得测试的结果准确, 避免人为的误差; (3) 岩石物理实验的加压和泄压过程都是一个动态的过程, 因为滞后效应的存在, 从而使得在该动态过程中, 在压力达到某一个测试目标压力值附近时, 在实际情况允许范围内尽可能选择长的等待稳定时间, 且保证每次等待时间大致相同, 尽量减少滞后效应对每单次测量结果的影响; (4) 建立滞后效应模板, 对某一沉积稳定, 岩性稳定的区域, 可以选择进行岩石样品的长时间滞后效应观测试验, 结合地震和实际录井资料, 绘制滞后效应模板图, 从而对以后测得的岩石速度值进行校正。

参考文献

[1]李廷, 席道瑛, 徐松林.动荷载作用下岩石非线性弹性响应研究[J].地学前言, 2006, 13 (3) :207-212.

[2]Franklin Ruiz and Arthur Cheng, OHM Rock Solid Images, A rock physics model for tight gas sand[J].THE LEADING EDGE.DECEMEER 2010, 1484.

[3]陈运平, 刘干斌, 姚海林.岩石滞后非线性弹性模拟的研究[J].岩土力学, 2006, 27 (3) :341-347.

岩石物理实验 篇2

岩石激发极化弛豫时间谱实验研究

岩石的激发极化谱比岩石本身的极化率具有更丰富的信息.目前对激发极化现象的产生机理、极化特性等方面的.研究还不够深入,对饱含丰富信息的极化谱的研究更少.以大量岩石激发极化实验和核磁共振实验数据为基础,应用阻尼最小二乘法实现了极化谱和T2的反演.分析了不同矿化度对极化谱的影响,对极化谱和T2谱进行了对比.岩石的激发极化时间衰减谱和T2谱在峰的个数和形态上都与T2谱有很好的相关性,二者又能同时反映孔喉结构.利用研究T2谱和岩石孔隙度、渗透率等参数之间的关系建立极化谱和这些参数之间的关系.通过研究,增强了对激发极化弛豫时间谱的认识,为激发极化测井提供有力的技术支持.

作 者：蒋宇冰 范宜仁 邓少贵 JIANG Yu-bing FAN Yi-ren DENG Shao-gui  作者单位：中国石油大学地球资源与信息学院,山东,东营,257061 刊 名：测井技术  ISTIC PKU英文刊名：WELL LOGGING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2007 31(4) 分类号：P631.81 关键词：岩石物性   地层水矿化度   激发极化   极化谱   T2谱  

新岩石物理参数研究 篇3

在储层预测方面,流体含量和岩性的区别是很重要的。对于非常规的储层,例如页岩气,而它的储层区是脆性的。脆性区域压裂就越好,页岩气储层的开发必须要有压裂的存在。在描述不同岩石物理的参数中,杨氏模量E是衡量岩石的脆性的。这个物理常量通常是来自测井数据,但这种测量是局限在一个很小的区域。对于研究在一个区域岩性脆性的横向变化时,应用3维地震数据是最好的。用地震数据来计算杨氏模量需要有效的密度(ρ),然而计算密度需要的大偏移距的地震资料通常是很难得到的。在这项研究中,我们提出了一个新的属性(Eρ)。所以在表征脆度时,杨氏模量值大,密度值也大,两者乘积结果值会更放大差异,更能突出岩石的脆度。

在没有密度数据的情况下,去刻画有储层的特征,岩性和流体含量的关系时,一般用Ip和Is量,因为Ip对流体很敏感。

1997年Goodway et al提出岩石物理参数例如拉梅常量(λ、μ)可以从Ip和Is去测定,并证明了λ(对空隙流体较为敏感)和μ(对岩石基质的硬度较为敏感)是很难从地震数据中隔离出来的,而λρ、μρ能很容易从Ip和Is中得到。

此外,通过λρ-μρ的交会图更好的展示了岩性和流体的区别。2003年Russell et al提出了更广义的流体量(ρf)代替λρ属性。

同样地在2011年Katahara用测井数据研究了κρ属性的应用,并促进了流体的检测。2011年Dabagh et al比较了κρ和λρ,发现κρ对于流体检测是更好的属性。

1 Eρ属性的原理

杨氏模量E是用来衡量岩石刚度的,杨氏模量与体积模量之间的关系式可表示为:

波速比,与纵波速度Vp和横波速度Vs之间的关系为:

将上式代入E,可得到:

如果上式两边都乘一个密度ρ,同时我们知道Ip=Vpρ,而Is=Vsρ,因此

如果通过反演获得了横波阻抗Is和纵波阻抗Ip,就可以直接计算Eρ。

如果令

整个表达式即为:Eρ=μρ*α

当α为正值时,Eρ与μρ为比例关系。考虑两种特殊情况:

1)盐水砂岩,此时纵横波速度比为2,即Vp=2Vs,代入上式可以计算得出:

2)含气砂岩,此时纵横波速度比为1.5,即Vp=1.5Vs,代入上式可以得到:

2 Eρ属性在XY区页岩气的应用(叠前AVO反演)

该区主要包含了褐色、灰色和黑色的页岩。这些页岩从硅酸富集的角岩和白云岩到碳酸盐岩变化。三叠系M组是从细粒的粉砂岩缓慢变化到细粒砂岩,并伴随着有限的页岩含量。有一套白云岩重叠在粉砂岩和砂岩上。

侏罗系N组———三叠系M组分界面是不整合面,在这个工区中分开了侏罗纪和二叠纪。鉴于这个储层区复杂的地质情况,首先通过基于3D的包含P波阻抗和S波阻抗叠前AVO反演,继而用μρ变化到Eρ。我们注意到Eρ属性比μρ属性在细节上有更高的值;有砂岩时Eρ是更低的值,而在含白云岩的粉砂岩中Eρ表现为更高的值。因此这个新的Eρ属性不仅是一个好的岩性表征量,还是一个强化了的岩性变化的表征量。

在图1中,分别展示了μρ和Eρ体的垂直反演剖面。显然我们注意到Eρ属性比up属性体现了更多的细节,分辨率更高。这个图中上面的部分展现了更低的振幅值,和砂岩的存在保持一致;而更高的值出现在下面部分,验证了在这个区域含白云岩的粉砂岩。

在图2中分别展示了三叠系M组中的μρ时间切片和Eρ时间切片;这些箭头指出了一些很表征岩性的地方,而μρ时间切片中没有体现。所以Eρ属性在表征岩性时强于μρ属性。

从图3的交汇图也可以看出Eρ属性的更优些。κρ-Eρ图中层位信息对应的点簇比κρ-μρ分开得更多。

图4是图3中方形区域的投影。可以看出左边κρ-μρ交会图的投影图和右边κρ-Eρ交会图的投影图都能分辨出三叠系M组,但κρ-Eρ分辨率是相对高些的。

3 总结

(1)岩石的硬度是一个很重要的特性,尤其是对页岩气油井增产的裂隙型储层。更硬的页岩比软的要更开裂些,这就增加了这些区域的渗透率。因此杨氏模量可以刻画页岩中坚硬袋型的岩石。但很多时候由于密度资料的原因,利用从地震资料得到的Eρ属性表征岩石的脆性。

(2)强调在岩性脆度方面的检测,而κρ注重流体的检测。Eρ参数对于流体反映不如对岩性反映敏感。在表征脆度时,杨氏模量值大,密度值也大,两者乘积结果值会更放大差异,更能突出岩石的脆度。

参考文献

[1]Dabagh,H.,Hazim and Alkhafaf,S.,2011,Comparison of kρandλρin clastic rocks:A test on two wells with different reservoir-quality stacked sands from West Africa,The Leading Edge,30,986-994.

[2]Goodway,B.,Chen,T.and Downton,J.,1997,Improved AVO fluid detection and lithology discrimination using Lamépetrophysical parameters,67th Ann.Internat.Mtg:SEG,183-186.

[3]Katahara,W.K.,2001,Lame's parameter as a pore-fluid indicator:A rock-physics perspective,SEG Expanded Abstracts 20,326-328.

岩石地震波性质的实验与理论研究 篇4

岩石地震波性质的实验与理论研究

岩石的地震波性质是解释地震观测资料的基础.本文首先以中国大陆超深钻主孔的`榴辉岩为例,将榴辉岩在高温高压(最大为500 MPa和700℃)下观测矿物组成、晶格优选定向(LPO)、温度和压力对其地震波性质的影响.然后对岩石地震波性质数据库进行统计分析,指出长英质岩石的波速与石英或长石的含量没有相关性;从酸性岩、基性岩到超基性岩,随着SiO2含量的降低和铁镁矿物含量的增高,岩石波速逐渐增高,云母和角闪石的LPO是陆壳地震波各项异性的主要来源;波速与孔隙率的负相关受流体与压力的影响.

作 者：王勤 WANG Qin  作者单位：南京大学,地球科学系,南京,210093 刊 名：矿物岩石地球化学通报  ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF MINERALOGY, PETROLOGY AND GEOCHEMISTRY 年，卷(期)：2007 26(2) 分类号：P589.1 关键词：地震波速   各向异性   混合律   晶格优选定向   榴辉岩  

“岩石力学”实验教学改革的探讨 篇5

关键词：采矿工程,岩石力学,实验教学,教学改革

1 概述

专业课实验教学是工科专业教学体系中一个重要的教学环节, 是提高学生动手能力、理论联系实际等能力的重要途径, 它不仅可以直观培养学生的知识结构, 加深其对理论知识的理解与掌握, 更重要的是提高学生的实践操作技能、独立解决工程实际问题的能力及创新能力。

近年来, 我校对专业实验室建设与实验教学改革日益重视, 学校投入大量的经费和人员加强实验室建设, 增加了大批先进的实验教学仪器设备, 改善了我校专业实验室条件, 同时鼓励和支持教师积极参与到专业实验教学改革中去, 在提高专业课实验教学质量方面取得了一定的成绩。但与基础课实验教学改革相比, 我校专业实验教学改革仍处于滞后状态。然而专业实验教学对加强大学生对专业知识的掌握以及提高其在今后工作中独立解决工程技术问题的能力起着至关重要的作用。如何充分发挥专业实验室在大学生综合素质培养过程中的作用, 提高实验教学成效, 是我校教学体系完善过程中一个亟需解决的问题。

2“岩石力学”实验教学中存在的问题

目前, 我校“岩石力学”实验教学环节中普遍存在如下问题:

2.1 实验教学课时少。

“岩石力学”课程共设48个学时, 实验课仅为4个学时, 占总学时数的8.3%, 导致很多课程中涉及到的实验不能去做, 不能满足实验的需求。

2.2 实验教学方法不完善。

采矿工程专业每个班约35人, 一般分为两个组进行实验, 由于实验课学时少, 学生人数多, 实验设备数目少等问题, 以至于大部分学生没有完整进行实验的机会, 甚至有的实验只是教师进行演示, 而非学生亲自动手做。

2.3 实验教学内容太单一。

在实验教学大纲中, “岩石力学”课相关的实验仅包括岩石抗压强度试验、岩石抗拉强度试验两部分内容。这两个实验均属验证性实验, 综合性和设计性实验太少, 不利于学生创新意识和能力的培养。

2.4 实验教学考核方式不合理。

长期以来, 采矿专业实验教学从属于专业课 (包括专业基础课) , 实验结束后, 一般不单独计成绩或不计成绩, 学生实验能力的高低、实验完成质量的好坏, 在课程考核中几乎得不到体现, 使得学生对实验课不够重视。

2.5 实验教学效果不理想。

由于实验教学课时少、教学方法不完善、教学内容太单一以及考核方式不合理等问题, 严重影响了专业课实验教学质量, 不能达到应有的效果, 专业实验室在大学生培养中的作用得不到充分的发挥。

3 实验教学改革的途径

为了充分发挥专业实验室在专业人才培养上的作用, 进而提高实验教学质量和效果, 必须对实验教学中存在的上述问题进行研究和改革。

可以从以下几个方面着手对实验教学进行改革。

3.1 增加实验教学学时。

为了弥补实验教学学时少的不足, 充分发挥实验室在本科生培养中的作用, 适当增加实验课学时数, 可以将原先纯理论讲授的部分内容在实验室来上, 我们也可以结合“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛及“大学生创新性实验计划”等课外科技作品竞赛, 为本科生开展科研课题的实验研究提供支持。

3.2 优化实验教学内容。

根据岩石力学课程教学大纲, 在原有实验课基础上, 增加岩石的剪切实验、岩石的点荷载实验等验证性实验, 还可以根据开放性实验课的特点与要求, 增设设计型、研究型实验。

3.3 完善实验教学方法。

改变过去教师演示实验, 学生没有机会亲自动手实验的现象。可以借助实验录像让学生直观地了解所有实验教学的内容, 在此基础上学生可以有更多的时间自己动手完成大纲要求的实验项目。

3.4 加大实验教学考核。

为了调动学生做实验的主动性和积极性, 实验课的考核方式需要改变。实验课考核成绩由原来的理论课教师改为由岩石力学实验室教师来评, 实验室老师结合同学们的实验课堂表现和实验报告等给出实验课成绩, 同时应加大实验课成绩占课程最终考核成绩的比例。

3.5 加强实验室建设。

包括硬件条件和软件条件的建设。在硬件条件建设方面, 增加实验室建设经费的投入, 为实验室购置实验教学必备的仪器设备以保证实验正常进行。在软件条件建设方面, 通过改善实验室环境, 增强实验学术氛围。

3.6 增强激励机制。

学校应对实验室教师给予更多的关心和支持, 制订相关激励政策, 鼓励专业实验室教师投身到实验教学改革中去, 为培养高质量的专业技术人才尽最大的努力。

4 结论

总之, 实验教学在本科生培养中的作用不可替代, 无论是教师还是学生都应该在思想上真正重视起来, 以创新的思路进行专业课实验教学改革, 有效地发挥其在人才培养上的潜力。

参考文献

[1]黄明奎.岩石力学课程教学改革与思考[J].高等建筑教育, 2008, 17 (4) :82-85.

[2]袁强, 柴敬, 孙鑫.实验岩石力学课程教学改革与实践[J].西安科技大学《高教研究》, 2014 (2) .

[3]王琪, 郭易圆, 王士敏.力学类课程探究型教学模式的研究与实践[J].中国大学教学, 2014 (11) .

[4]刘向阳, 郑海务.专业实验室建设与改革实践[J].实验室研究与探索, 2010, 29 (2) :145-148.

岩石物理实验 篇6

关键词：物理分析,黏土含量,油藏纵波速度

0引言

利用地震波传播特性研究沉积物性质在油藏地球物理中都有广泛应用, 甚至包括预测边坡稳定性、探测气藏和描述油田非均质性。近年来, 由于地震分辨率和声波测量的提高, 使我们能够研究更小更复杂的地质构造。此外, 逐渐发展的横波勘探、振幅补偿技术都将提供大量有价值的有关岩石属性的信息。为了将这些信息转化为岩石属性, 首先需要定量评价沉积岩的物理性质, 如孔隙度、孔隙形状、岩性、粘土含量、流体类型、饱和度和状态参数如温度、应力状态、空隙压力对地震和声波速度的影响。

本文中主要考虑油气储层中黏土含量对速度的影响, 在砂泥岩混合物中利用一个微几何模型用来解释和预测黏土含量对纵波速度的影响。这个几何模型用于孔隙中含有分散泥质的砂岩骨架的含油气砂岩。基于这个模型可以预测随黏土含量增加, 油藏储层存在最小孔隙度, 并且相对于黏土含量存在一个速度峰值。在未压实的砂泥岩和压实砂岩油气储层中, 这个模型结果和实验室速度数据有很好的定性一致性。这个模型被用来解释油气储层中孔隙度和速度关系, 同时用来解释油藏中高度分散的黏土含量和压实状态的存在。

2油气储层中的黏土含量对速度和孔隙度关系的影响

在油气勘探和储层描述中, 如果我们希望预测岩石的地震速度, 仅仅知道岩石孔隙度矿物成分, 我们只能预测地震速度的上限或者下限。为了提高准确性, 我们需要考虑黏土含量在油气储层岩石中充填状态, 矿物颗粒之间的接触排列等。本文就是利用岩石物理模型, 分析泥质砂岩和砂质泥岩油气储层中的黏土含量对油藏地震速度的影响, 提高储层地震速度预测精度。

(1) 储层砂岩和泥质砂岩:。当油气储层岩石中的黏土体积分数低于砂岩孔隙度, 黏土颗粒分布于砂岩骨架孔隙空间中。因此, 黏土孔隙空间组分来对待, 这样岩石孔隙空间中填充满物质使孔隙变硬, 不作为基岩部分考虑。因此必须考虑因为孔隙填充物 (流体和黏土) 的弹性模量的增加而引起的随黏土含量的增加速度的增加。这种影响的计算类似于Gassmann方程 (1951) , 纵波速度Vp和横波速度Vs的计算使用下列公式:

其中K、G、ρ分别为体积模量、剪切模量和砂—泥混合物的密度, 可以使用下列公式计算:

其中ρq、ρc、ρw分别为砂粒 (石英) 密度、黏土矿物密度、饱和流体密度, Kfr和Kq分别为骨架体积模量和矿物体积模量, Gfr为骨架剪切模量, 为孔隙填充物 (流体和黏土) 的有效体积模量。可以看到, 当用岩石孔隙度φ和流体体积模量Kfl替换后, 方程2.3和Gassmann方程一样。仅仅当孔隙空间填充满物质, 剪切模量为零时, 方程2.4在理论上才是有效的。尽管饱和泥岩只有有限剪切模量, 但是砂泥岩混合物的剪切模量变化很小, 这表明砂岩孔隙空间中填充物的剪切模量可以忽略。

(2) 储层砂质泥岩和泥岩:。当油藏储层岩石中黏土体积分数大于砂岩孔隙度 (在泥岩和砂质泥岩中) , 黏土颗粒将砂格断开, 砂粒悬在泥质混合物中。对于固液悬浮物和类似的复合介质, 实验结果显示, 使用等应力关系或者Reuss平均体积模量和剪切模量可以准确的描述饱和砂泥岩混合物的速度。

其中K、G分别表示体积模量和剪切模量, 下标sh和q分别表示饱和泥岩和石英。通过方程2.1和2.2计算得到速度, 密度使用如下公式计算:

油藏储层的纵波速度和储层岩石中黏土体积分数关系的结果表示为图1。当黏土含量低于砂岩孔隙度时, 随着黏土含量增加速度增加。此时, 黏土含量增加充填了砂岩孔隙, 趋向于使泥质砂岩刚度和速度增加。当黏土含量大于砂岩孔隙度时, 多余的粘土会使砂岩颗粒互不接触, 岩石支撑逐渐由砂岩支撑像黏土支撑转变, 岩石骨架刚度和速度也有减小。

在实验室内, 通过对不同黏土含量的砂泥岩油气储层, 分别加以不同的压力, 进行超声波速测量, 结果发现与模型计算结果吻合较好 (图2) 。在实验结果图中存在一些散点, 出现这种散点在很大程度上可能是由于未固结岩石和碎屑岩中的压实和黏土含量引起的。

3结论

针对孔隙内含黏土的砂岩和泥质砂岩油气储层岩石, 以及含分散砂粒的泥岩和砂质泥岩油气储层。假定黏土颗粒随孔隙度的增加线性减少, 当黏土含量大于孔隙度时, 孔隙度随黏土含量增加而增加。将黏土作为流体对待, 通过上述模型, 来描述砂泥油藏储层岩石和一些碎屑岩中黏土含量对油藏纵波速度的影响是比较好的。在进行油藏储层描述, 利用岩石物理模型, 从微观角度分析影响油气储层地震速度的因素, 更好的帮助“定量地震解释”, 提高复杂储层、隐蔽油田的勘探精度。

参考文献

[1]陈颙, 黄庭芳.岩石物理学.北京:北京大学出版社, 2001.

[2]Marion, D., and Nur, A., 1991, Porefilliing material and its effect on velocity in rocks.Geophysics, 56, 225-230.

岩石物理实验 篇7

通过对大理岩和砂岩分为干燥以及饱和两组试样进行循环冻融实验模拟岩石风化作用, 共经过50次的冻融循环, 没循环10次测量岩石的试样, 同时利用NM4B非金属超声测量分析仪对试样进行超声波无损检测。根据质量的变化以及纵波波速的变化归纳出了岩石在受到循环冻融后物理性质的变化。

1 循环冻融实验概况

循环冻融实验的岩石试样直径在50mm, 高度为100m m, 有大理岩试样10个, 砂岩试样20个。实验中所用的仪器包括冷冻机、电热鼓风干燥箱、电子天平以及超声检验仪器。

2 试验步骤与方法

通过大理岩和砂岩分为两组, 每组砂岩数量为10个, 大理岩为5个。一组称为干燥组, 一组为饱水组, 将岩石试样放入105℃-110℃的烘箱中, 持续烘烤24h, 而后将岩样取出, 放入干燥器内冷却至室内温度, 而后进行第一次测量。首先测量岩样质量, 而后进行超声波的无损检测。饱水组的岩石样本在常温中浸泡48h, 使其吸水饱和, 而后取出测量岩样质量并超声波检测。其次对所有岩样在-20℃的低温箱中放置18h, 而后再取出放在50℃电热鼓风干燥箱中6h作为一个循环总共应进行50次循环, 每进行10次循环则测量岩石质量, 并经过超声波无损检测。

在20次循环冻融后取出4块岩样做单轴抗压强度试验, 在40次循环冻融实验后取出8块岩样进行单轴抗压强度实验。

3 循环冻融试验结果分析

3.1 岩样的基本物理性质

未试验前的大理岩以及砂岩试样的基本物理性质如表1所示:

3.2 岩样质量指标

试验后, 通过将冻融前后的质量进行比较, 从而明确了冻融前后的质量变化状况。经过循环冻融试验后, 饱水大理岩以及饱水砂岩质量都呈现了下降的趋势, 但饱水大理岩下降率相对较低, 保持在0.08%以下, 饱水砂岩的下降率为0.1-1.0%, 干燥大理岩的质量保持上升, 但上升率都小于0.03%, 干燥砂岩的质量则并不稳定, 呈现升降交替的变化趋势。但其升降率除了S D-3, S D-10外, 变化率都小于0.02%。所有的岩样在冻融后并未破碎, 只有SW-1有碎块剥落, 而根据砂岩试样的饱水率大幅度高于大理岩, 可推断出, 砂岩的质量损失并不是固体物质的损失, 而是在循环冻融试验过程中导致岩石试样内部水分蒸发而形成的剥落。干燥大理岩和部分砂岩质量的上升则可认为在循环冻融过程中吸收了空气中的少量水分而导致质量上升。S D-3, S D-10的质量变化则在很大程度上由于岩样碎屑的剥落。

3 超声纵波测试

超声波在空气中以300m/s的速度传输, 而在水中则以1300-1400m/s, 虽然超声波在不同岩石中具有不同的传输速率, 但其在岩石中的传输速率将远远大于在水中的传输速率。其原因在于岩石的密度远远大于水的密度。通过对超声检测仪得出的岩石试样纵波波形图, 从而分析大理岩以及砂岩在经过循环冻融测试后的物理特性。

根据检测可知, 泡水后的大理岩纵波波速普遍增大, 而泡水后的砂岩纵波波速则普遍减小。在水中的波速大于空气中的传播速度。大理岩的传播速度上升可认为大理岩泡水后, 水分子填充了岩石的部分孔隙, 从而使岩石试样的密度增加。即使水物质对岩石试样具有软化作用, 但大理岩颗粒之间的联结较强, 水的软化作用对大理岩的影响极小。砂岩试样的纵波波速下降则是由于泡水后, 水的软化作用下岩石试样颗粒之间的联结减弱, 使岩石试样的致密程度下降, 随着行波阻力以及时间的增加而波速减小。

通过对岩石试样在经过10次循环冻融后纵波波速于冻融前纵波波速对比, 个别岩石样本在冻融后波速上升是由于吸收了空气中的水分。由此应剔除波速上升的数据。从岩石试样冻融10次循环试验后可看出, 大部分的岩石样的纵波波速都有一定程度的下降, 饱水大理岩以及饱水砂岩的波速均得到了下降, 但饱水大理岩的下降服务较为平均, 下降幅度较小, 而砂岩岩样的波速下降则呈现出不同的特点。

岩石试样的致密程度下降可归因于, 首先, 岩石样本中的水分丧失而导致部分岩石孔隙被空气填充, 其次, 岩石试样内部的微裂缝以及孔隙在泡水后扩展, 导致岩石试样的密度减小。而干燥岩的开口孔隙中的水分已基本被烘干, 水分丧失并不是岩样致密度下降的主要原因。主要原因应是在循环冻融过程中温度变化而导致岩石试样内部的温度差异, 产生的温差导致岩石样本内部微裂隙以及孔隙扩展。

通过将干燥岩石试样与饱水岩石试样的比较, 可以了解到, 对于大理岩来说, 饱水岩样的纵波波速下降率高于干燥岩样。由此可知, 在循环冻融试验中, 水分对岩石内部的破坏作用十分明显。冻融试验中由于温度的交替变化, 岩石也随之膨胀收缩。裂隙扩展是岩石样本纵波波速下降的主要原因。循环冻融试验中, 水形态的变化也是导致岩样膨胀收缩。岩石样本中水分的存在导致在低温状况下水分子凝结为冰晶, 对岩样产生了影响和作用。由此可知, 水在冻融试验中是十分重要的因素, 同时也是较为活跃的因素。对于砂岩来说, 情况则相反, 饱水岩样的波速下降率小于干燥岩样。少数岩样甚至出现纵波波速上升现象, 这是由于泡水前后, 砂岩波速下降, 饱水砂岩在泡水后产生一定程度的劣化, 由此循环冻融条件对饱水砂岩的破坏程度相对与干燥砂岩要低。

摘要：新鲜岩石于风化岩石在力学性质上有着较大的区别, 岩石的风化程度较深时, 其力学性质将明显下降。温度变化是引起岩石风化的重要原因, 通过对岩石的循环冻融实验, 分析了岩石的物理特性, 归纳出了岩石的物理特性受循环冻融实验的影响特点。

关键词：循环冻融,岩石,物理特性,实践

参考文献

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岩石物理实验 篇8

1 特征井分类与裂缝尺度分级

结合试油试采资料将研究区块内井大致分为三类, 一类为初期高产、累产高、稳产油井, 这类井在测井、钻井特征上显示有放空、漏失现象产生, 地震剖面显示孔洞发育, 成像测井显示在目的层一间房组有裂缝发育, 裂缝延伸长度大, 使得裂缝有效沟通了储集空间, 为该类井获得较为稳定的工业油流奠定了基础。另一类井为初期高产但快速递减、通过注水驱替后部分井累产较高的井, 这类井有放空、漏失现象, 测井解释缝、洞发育, 这类井我们认为可能与裂缝尺度有关、孔洞-裂缝沟通程度有关, 该类井应该发育小裂缝为主从而导致沟通能力受限。最后一类为失利井、出水井, 其钻井特征表现为无放空、漏失现象, 测井解释裂缝发育。该类井储集空间应该与上一类井相同, 但是可能由于所含流体类型不同, 会导致其有出水现象产生。分析可以推测, 从裂缝发育程度来看, 第一类井应该为中、大尺度裂缝发育, 储集空间沟通好;第二、三类井应该小尺度裂缝发育, 使得裂缝难以有效沟通储集空间。

在特征井分类的基础上, 我们综合研究该工区的成像测井资料, 声波、密度测井资料及岩心资料, 建立洞+裂缝模型。在建立模型之前, 我们有必要对裂缝尺度进行一下定义。

在实际勘探中我们发现, 颗粒尺度的微裂隙和构造尺度的大型断裂都是造成各向异性的原因, 但是在当下岩性勘探阶段的储层预测中我们更加关注的是对储层渗透性起支配作用的构造尺度以下级别的流体单元, 这类裂缝尺度一般为米级, 尺度大约在波长的1/4到1%之间, 而且往往是实际地震剖面上识别不了的, 我们称其为中等尺度裂缝;另一种为颗粒级裂隙及孔隙, 这裂缝裂缝通常只能在电镜下观测得到, 我们称其为微裂隙, 其延伸长度大约在1%波长以下;而大型的裂缝或者孔洞, 也就是小断层或者大裂缝, 通常是大于1/4波长, 往往在地震剖面 (叠后) 中很容易识别, 我们称其为大尺度裂缝。有研究表明, 偏移能够消除构造或者断层造成的各向异性影响, 因此我们在此不考虑断层的影响。

2 缝洞模型建立

在裂缝尺度定义的基础上, 我们选择有横波测井、声波测井曲线及密度测井曲线的井建立背景介质速度模型, 该目的层密度大约为2.7g/cm3, Vp=5.52Km/s, Vs=2.8Km/s。模型盖层速度Vp=4.7Km/s, V s=2.89K m/s, 密度2.6g/c m3, 半空间采用Vp=6Km/s, Vs=3.15Km/s, 密度为2.8g/c m3, 通过对该工区内成像测井分析, 统计该工区内裂缝发育情况, 我们发现该工区内发育高角度直立缝, 而且裂缝走向以75°为主, 因此结合孔洞发育状况可以建立塌陷型孔洞+裂缝模型, 如图2-1所示。由于现有理论对各向异性介质的模拟需要先采用岩石物理模型将模型进行等效, 本次模拟中我们采用Chapman模型将裂缝参数、孔洞参数转化为等效介质模型, 其中第一层为裂缝层, 第二层为孔洞层, 如图2-2所示。我们在此模型基础上进行裂缝预测分析。

3 裂缝层岩石物理正演

3.1 缝洞模型岩石物理分析

我们计算了在我们所设计的缝洞模型条件下单组不同尺度高角缝、多组不同尺度高角缝导致地震频带内波速度、衰减随方位角变化关系, 如图3-1-1为单组不同尺度裂缝 (走向75°) 情况下所得到P波速度及衰减随方位角变化情况。可以发现, 速度极大值与衰减极小值对应裂缝方位, 这说明衰减各向异性也是对裂缝敏感的属性。图中速度各向异性呈cos2θ变化而衰减各向异性呈现cos2θ变化, 此外我们还可以看出衰减随着裂缝尺度增大逐渐增强, 而且相对而言小尺度裂缝衰减各向异性特征显得不够明显, 在频散频率范围衰减各向异性强度随尺度增加而增强, 此外速度各向异性似乎对尺度信息并不敏感。这说明衰减各向异性是对裂缝尺度敏感属性, 可以通过衰减与速度各向异性分析综合预测不同尺度裂缝信息。

为了验证不同裂缝密度对各向异性的影响, 我们计算密度为0.03和0.015情况下不同尺度裂缝模型衰减随方位变化。图3-2-2为密度0.03和0.015衰减随方位变化对比图。可以发现, 当裂缝密度降低时, 各向异性强度降低。

为了更好的分析实际地下介质情形, 我们对多组多尺度裂缝进行分析, 设计两组裂缝, 大尺度裂缝走向为75°, 裂缝尺度分别为1m, 小尺度裂缝走向为45°, 裂缝密度均为0.03, 裂缝及孔隙中均充填水。图3-1-3为此时速度、衰减随方位变化情况, 可以发现速度及衰减由于裂缝存在显现出各向异性特征, 速度最大值对应两组裂缝的加权平均角度 (65°) , 但是衰减极小值对应于中等尺度裂缝方位 (75°) 附近, 这说明衰减只对中等尺度裂缝敏感, 这说明衰减可以是区分尺度信息的重要属性。

3.2 裂缝模型地震响应模拟及属性分析

以上我们分析了裂缝层岩石物理参数影响, 下面我们利用地震记录正演方式分析不同属性各向异性差异。由于倾斜裂缝不便于计算, 而且为了布设观测系统便于得到直观的效果, 我们将前面分析的裂缝模型进行旋转, 得到直立缝模型, 然后裂缝定为90°的直立缝, 该层等效为水平同相轴的各向异性介质 (HTI) , 如图3-2-1所示。另外我们采用的观测系统为51道接收, 最小偏移距100m, 最大偏移距1350m, 在地表激发, 主频为25Hz雷克子波, 时间采样间隔为2ms, 记录时间3s, 采样点数1500, 测线呈扇形分布, 采集方位分别为0°、30°、60°、90°、120°、150°、180°, 观测系统如图3-2-2所示。盖层深度为1km, 裂缝层深度为300m, 下部为半空间。我们模型设计为裂缝层为小裂缝 (小裂缝尺度为0.1m) , 大裂缝 (大裂缝尺度为1m) , 正演所得到两个模型的不同方位地震记录如图3-2-3所示, 一般在叠前提取地震属性时需要将同相轴拉平然后进行分析, 我们对不同方位记录采用了动校正处理, 对所得地震记录进行均方根振幅、AVO梯度、衰减、频率梯度属性分析, 从而优选出叠前对裂缝及其尺度敏感属性。在对于属性评价时我们首先评价其各向异性强度, 定义为:

另外由于需要考虑尺度信息, 因此我们要考虑不同属性所分析的各向异性强度对裂缝尺度的差异, 从而判定对尺度敏感属性, 最终优选出可以进行裂缝尺度分选属性。

图3-2-4为裂缝层不同偏移距处均方根振幅属性分析结果, 可以发现在不同偏移距处各向异性强度有差异, 当偏移距接近裂缝层深度时才会体现出较强的各向异性特征, 椭圆长轴对应裂缝方位。

图3-2-5为AVO梯度属性各向异性拟合结果, 可以发现该结果较少受到偏移距影响, 而且AVO梯度所拟合各向异性强度较大, 更能反映裂缝信息。

图3-2-6为裂缝层衰减属性各向异性拟合结果, 可以发现中尺度裂缝造成衰减各向异性强度较大, 达到约50%, 这与前面岩石物理预测结果一致, 说明中等尺度裂缝会造成衰减各向异性。

图3-2-7为中尺度裂缝模型频率梯度属性分析结果, 可以发现频率梯度在不同偏移距处体现各向异性有差异, 但是在偏移距接近储层深度时体现出较强的各向异性特征, 总体而且频率梯度属性各向异性强度 (50%) 要强于振幅属性 (16%) 。

下面我们研究小尺度裂缝层均方根振幅、衰减、AVO梯度、频率梯度属性, 图3-2-8为小尺度裂缝模型不同偏移距均方根振幅属性各向异性椭圆分析结果, 可以发现与中尺度模型一致的结果, 当偏移距与裂缝层深度一致时会对各向异性的相对敏感。此外小尺度裂缝均方根振幅各向异性强度似乎与中尺度裂缝相近。图3-2-9为小尺度裂缝模型AVO梯度属性各向异性分析结果, 可以看出其各向异性基本不受偏移距影响, 各向异性强度基本与中尺度时一致。图3-2-10为小尺度裂缝衰减各向异性属性分析, 可以发现小尺度裂缝衰减各向异性基本不明显, 说明小尺度裂缝衰减各向异性特征相对不明显, 这也为我们利用衰减各向异性属性区分裂缝尺度提供了佐证。图3-2-11为小尺度裂缝模型频率梯度各向异性分析结果。与中尺度裂缝相近, 其频率梯度同样受到偏移距影响, 但是在与裂缝层相近深度上, 频率梯度各向异性相对并不是很强。

以下我们对中尺度裂缝模型与小尺度裂缝模型4种属性进行对比分析, 图3-2-12为均方根振幅对比分析结果, 可以发现小尺度裂缝与中尺度裂缝振幅各向异性差异不大, 中尺度各向异性16%, 小尺度各向异性8%, 说明振幅属性对裂缝尺度不敏感。图3-2-13为不同尺度裂缝模型AVO梯度对比分析结果, 可以发现AVO梯度对不同尺度裂缝不敏感, 但是相对振幅而言能较少受到偏移距选择影响。图3-2-14为不同尺度裂缝模型衰减属性对比分析结果, 可以发现小尺度裂缝衰减 (Q) 各向异性趋近于0, 但是中尺度裂缝各向异性趋近于50%, 可见衰减对裂缝尺度敏感, 这进一步说明了我们可以利用衰减各向异性区分中小尺度裂缝。图3-2-15为不同尺度裂缝模型频率梯度属性分析结果, 可以发现中尺度裂缝显示出较强的各向异性特征 (50%) , 小尺度各向异性不强 (9%) , 可见频率梯度对裂缝尺度敏感。综合以上分析我们发现, AVO梯度、振幅属性很难区分裂缝尺度信息, 而频率梯度、衰减属性能够很好的区分裂缝尺度, 通常衰减属性很难求取准确, 因此可以采用频率梯度属性进行叠前中尺度裂缝分析。

4 结论

研究区储层发育高角度直立缝为主;衰减各向异性与速度各向异性都能反映裂缝发育特征;速度各向异性对裂缝尺度不敏感;衰减各向异性随裂缝尺度增加而增强, 小尺度裂缝基本不体现衰减各向异性, 中尺度裂缝衰减各向异性强度大;裂缝密度对各向异性强度有影响, 但是两者不能替换, 通常所说应该为裂缝各向异性强度;岩石中含有多组不同尺度、不同走向裂缝时速度各向异性反映裂缝加权平均信息, 衰减各向异性主要体现中尺度裂缝信息;流体对椭圆拟合方位无影响, 但是会造成各向异性强度差异。

衰减及频率梯度属性体现裂缝各向异性要强于振幅和AVO梯度;小尺度裂缝体现出极微弱的衰减各向异性特征, 而中尺度裂缝体现出相对很强的各向异性特征, 因此采用衰减属性椭圆拟合可以分析出叠前中尺度裂缝信息, 而这往往是我们需要的;频率梯度与衰减一样对小尺度裂缝相对不敏感而对中尺度裂缝更敏感, 因此也可以利用频率梯度属性分辨叠前中尺度裂缝;AVO梯度与振幅能够体现各向异性, 但是对尺度引起的各向异性差异体现并不强, 因此很难利用该属性在叠前进行尺度分辨。

摘要：裂隙是碳酸盐岩的重要储层同时裂隙的溶蚀扩容是碳酸盐岩岩溶储层形成的重要因素, 对裂缝性质的研究是对碳酸盐岩岩溶发育规律进行深入认识的重要途径, 目前检测裂隙方法对野外采集因素要求高, 裂隙检测的精确性难以保障。本文在研究区测井资料及岩心资料、试油试采资料分析的基础上, 将井分类明确该地区单井裂缝发育状况, 并基于此建立裂缝模型, 通过裂缝预测岩石物理影响因素分析、正演记录属性分析, 明确对裂缝尺度预测敏感属性, 从而为后续实际资料进行多尺度裂缝预测分析奠定基础。

关键词：单井裂缝,裂缝模型,岩石物理,正演记录

参考文献

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[2]李国发, 牟永光, 2002, 横向各向同性介质中的弹性波方程逆时偏移及其成像条件, 物探化探计算技术[J].24 (4)

岩石物理实验 篇9

1 井底压力条件下岩石的可钻性实验

岩石的可钻性一般理解为岩石抵抗破碎的难易程度。在某些条件下,岩石的可钻性可以确定岩石在井底抵抗钻头破碎的能力。岩石的可钻性是确定钻井参数,优选钻头类型,正确预测钻井效果及规定钻进工作定额的前提[4]。因此,正确确定井底压力条件下岩石的可钻性显得尤为重要。

1. 1 井底压力条件下岩石的可钻性实验设备

本实验装置是由西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室与北京拓新诚信科技公司共同协作研制的可钻性试验仪。如图1 所示。

岩石可钻性试验仪可以做如下实验、岩石的单轴可钻性实验,岩石的三轴可钻性实验(孔隙压力、液柱压力、围压分别单独施加)。该装置由主机、伺服增压系统、电气系统、伺服液压源及计算机控制系统五个部分组成。常规的模拟可钻性实验大都是钻头向下钻进,本实验装置改用钻头向上钻进,这样有利于岩屑排除。其结构示意图2 所示。

高温高压岩石可钻性测试仪的主要技术参数如下。

该实验系统最大加载围压100 MPa,孔隙压力100 MPa,液柱压力100 MPa,三个压力独立加载,互不干扰。加载温度为120 ℃。该系统特点为动静闭环伺服控制。

1. 2 井底压力条件下岩石的可钻性实验

实验采用四川隆昌地区须家河组致密砂岩,如图3 所示。四川盆地上三叠统须家河组砂岩层属于低渗和特特低渗地层,岩层较为致密,这就导致了钻进速度较低。引起钻进速度过低原因大致有以下几个方面:首先,机械压实作用使该地区岩石固结成岩,这是最主要的因素。其次,石英Ⅱ、Ⅲ期的加大作用使该层位砂岩致密化,这是另外一个重要的原因。最后,长期封闭条件下成岩流体只对长石和部分岩屑进行溶解,而是粒间胶结物如石英、碳酸盐则未发生溶解,这会使得已经致密化的须家河组砂岩最终保持致密化[5]。

参照石油天然气行业标准SY/T 5246—2000 的规定,开展模拟井底压力(围压、液柱压力) 条件下微PDC钻头的可钻性实验。岩石可钻性极值Kd与微钻时之间的关系式如下。

式(1)中,Kd为岩石的可钻性极值,T为岩石钻至3mm所需要的时间。

通过以上实验,获得模拟井底压力(围压、液柱压力)条件下岩样的微PDC钻头的可钻性极值参数,如表1 所示。

由表1 可知,围压和液柱压力为0 MPa条件下的可钻性极值要比围压和液柱压力为5 MPa小1. 14,因此,以往工程实践中不考虑围压和液柱压力影响下测得的可钻性极值是不准确的,因而很有必要开展井底压力条件下岩石可钻性极值的测定实验,以期指导工程实践。

2 井底压力条件下岩石可钻性实验仿真

2. 1 基本假设

常规钻井中的钻进问题是一个多场耦合的复杂问题,但本模型研究的重点是获得PDC钻头的动态破岩过程及PDC复合齿的位移-时间变化关系,因此在建模过程中可以把握主要因素,忽略次要因素,可以做如下假设。

(1)PDC钻头的强度和硬度远远大于岩石的强度,因此可以假设钻头为刚体,并且在钻进过程中PDC复合齿不受磨损。

(2)当岩石的单元失效以后,不再考虑失效的单元,因此就不会有岩石重复破碎的情况出现。

2. 2 有限元模型的建立

以往有学者通过实验和理论研究得到了单牙齿、单牙轮的破岩过程和破岩规律[6,7]。为了比较真实的模拟上述实验条件下PDC钻头破岩的过程,因此在以往学者的研究基础之上[6—9],采用SolidWorks建立了三维PDC微钻头、三维岩石的实体模型,如图4 所示。

实体模型建立好以后需要对模型做前处理过程,本实验仿真应用Hyper Mesh作为前处理软件。Hyper Mesh是世界领先的针对有限元主流求解器的高性能前处理软件,包括交互化建模功能和广泛的CAD和CAE软件接口[10]。 将在Solid Works中建立的几何模型保存为IGES格式,然后导入到Hyper Mesh中,并对三维实体模型网格划分,输入材料参数,添加载荷和约束等完成前处理过程,如图5所示。将前处理得到的有限元模型保存为k文件,调用LS-DYNA971求解器求解。将生成的d3plot文件导入到HyperV iew后处理器中对仿真结果分析。

2. 3 有限元仿真结果及分析

钻头在钻压和转速的作用下,牙齿和地层接触,并在钻压的作用下PDC复合齿吃入岩石,和PDC复合齿接触的岩石和钻头产生摩擦力,钻头在转动的情况下使钻头具有切削能力,因此岩石受到钻压、摩擦力、和剪切力的作用。当岩石单元受到的应力大于其屈服应力时,岩石进入塑性变形阶段,随后单元失效,从岩石中剥离出来,并形成凹槽。

为了得到岩石的可钻性极值,需要得出PDC复合齿从接触岩石开始到钻至3 mm所需要的时间,因此在Hyper Mesh后处理中得到PDC复合齿进入到岩石3 mm的位置,从而读出这一过程所需要的时间,进而求出岩石的可钻性极值。以围压和液柱压力为5 MPa为例,如图所6 示。

从图6 中可以看出,这一过程所需的时间为17. 4 s,从而得出岩石的可钻性极值为4. 12。改变围压和液柱压力的值,分别设置为10 MPa,15 MPa,20 MPa,25 MPa,30 MPa,35 MPa,40 MPa,45 MPa,50 MPa ,得出岩石在不同围压和液柱压力下岩石的可钻性极值。如表2 所示。

3 计算结果和实验结果的对比

由表1 和表2 可知,实验条件下井底压力条件下对应围压和液柱压力条件下岩石的可钻性极值要比有限元仿真得到的岩石的可钻性极值大。这是由于仿真条件下在钻头的作用下破碎的岩石单元失效而不会造成重复破碎,并且在此条件下不会产生泥包。实验条件下和仿真条件下岩石的可钻性极值结果对比如表3 所示。

根据表3,仿真得到的岩石可钻性极值与实验测定值吻合的很好,测定值和仿真值相差小于9% ,总的来说,实验结果和仿真结果误差都在10% 以内,可以满足现场工程实践的需要。

4 结论

(1) 通过实验测定围压和液柱压力为5 MPa条件下岩石的可钻性极值和常压下岩石的可钻性极值相差1. 14,因此很有必要把井底压力条件下岩石可钻性极值作为优选钻头等工程实践的基础。

(2) 实验测定的井底压力条件下岩石的可钻性极值和仿真值误差在10% 以内,可以满足工程实践的需要。

(3) 本实验没有考虑到井底压力条件下孔隙压力对岩石可钻性极值的影响,建议在以后开展井底压力条件下岩石可钻性实验中考虑到孔隙压力的影响。

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