岩石力学参数物理意义1.ppt

岩石力学参数及其物理意义利用阵列声波测井等资料能够提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等较为准确的岩石力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。阵列声波处理---岩石力学参数成果图（1）泊松比：弹性体只受法向应力作用时，横向缩短和纵向伸长的比值（又称横向压缩系数），表示材料力学的一个重要参数。无量纲，对任何材料在0-0.5之间。泊松比越大，表示弹性越小，塑性越大，岩石容易断裂或压裂。而泥岩泊松比大，表示塑性大，易变形。一杆受拉伸时，其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然)，而横向应变e‘与轴向应变e之比称为泊松比V。材料的泊松比一般通过试验方法测定。可以这样记忆：空气的泊松比为0，水的泊松比为0.5，中间的可以推出。横向相对压缩与纵向相对伸长之比（2）剪切模量（切变模量）：弹性体在剪切较强的作用下，发生剪切形变，同时产生剪切应力。产生单位角应变时相应剪切应力的数值，称为剪切模量。剪切模量是度量岩石抗切能力的重要的力学参数，是岩石切变弹性强弱的标志。其数值大小表示在剪切较强的作用下，弹性体发生剪切形变的难易程度。剪切应变——剪切模量对一块弹性体施加一个侧向的力f（通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度θ称为“剪切应变”，相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=(f/A)/θ所加剪切应力与切变角之比，它度量岩石的抗剪强度（3）杨氏模量：拉伸应力（法向应力）和同方向上的相对伸长（沿法向应力方向的应变）的比值。其意义为弹性体发生单位线应变时，弹性体产生的应力大小。它是度量岩石的抗张应力大小的，是岩石张变弹性强弱的标志。该值大小表示弹性体或弹性材料在外力作用下变形的难易程度，是材料弹性力学性质的一个重要参数，其量纲和应力相同。“线应变”---杨氏模量；对一根细杆施加一个拉力F，这个拉力除以杆的截面积A，称为“线应力”，杆的伸长量dL除以原长L，称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=(F/A)/(dL/L)张应力与张应变之比，它度量岩石的抗张能力（4）体积模量：弹性体受均匀静压力时，所加静压力和体应变的比值。用它来度量岩石的抗压应力。体积应变——体积模量:对弹性体施加一个整体的压强p，这个压强称为“体积应力”，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量:K=P/(-dV/V)岩石受均匀静压力时，所加应力与体积应变比值，它度量岩石的抗压能力（二）压裂相关参数的基本确定（1）径向应力（ESRA）：指岩石受到径向张应力的大小。（2）周向应力（ESTA）：指岩石受到周向压应力的大小。（3）抗剪强度：指岩石能承受周向压应力的大小。对于脆性储层分析其张性破裂要确定抗张强度；而对于岩性疏松的储层，要考察其切变破裂采油出砂，先要确定岩层抗切强度。一般根据目的层岩性和弹性模量给出经验值。（4）抗张强度：指岩石能承受径向张应力的大小。抗张强度τT处在（0-τS），岩层最大抗张强度，可看作岩层固有抗切强度。（4）单轴抗压强度：（5）岩层固有抗切强度：（6）出砂指数：B大说明岩石强度大，稳定性好。经验表明当含油砂岩的B≥3（即3×106磅/英寸）时，则在正常压力下采油时，不会出砂；当2≤B＜3时，油层会出少量砂子；当B＜2时，油层会出较多砂子。（7）斯仑贝谢比：当R大时，说明岩石强度大，稳定性好，不易变形和出砂。比出砂指数能更好地估计岩石的强度和稳定性。（8）裂缝指示：由于σ越大表示岩石弹性越小或塑性越大，岩石容易断裂或压裂。σ越大，FI越大。在碳酸盐岩裂缝段，FI很大；但在泥岩段FI也很大，这时因为泥岩塑性大，不是因为裂缝发育。岩层自然破裂时的井柱压力。当井柱压力增大时，周向压性应力变为周向张性应力，对于脆性砂岩、微裂隙岩层就有可能发生自然破裂，钻井时泥浆会发生漏失现象。由此，还可以计算泥浆比重极限值（ρm1=P1H/10）。岩层被成功压裂开的井柱压力。已知岩层抗压强度大于抗张强度，当井柱压力增大，使周向法应力为岩层最大抗张强度时，储层被成功压裂开。这时的井柱压力为破裂压力，并由此计算破裂压力梯度。其中τmax=τS利用阵列声波测井等资料能够提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等较为准确的岩石力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。Z30井3#、15#煤层多极振列声波处理成果图井号泊松比、杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度低，破裂压力梯度小，坍塌压力梯度大，即易张性破裂又易压性破裂，井眼易坍塌。杨氏模量与体积密度交会图压裂施工方案提示汇报结束请领导指正谢谢！