岩石力学三轴应力测试系统及其应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com23卷第{期石油钻探技术Vol23，No．11995年12月PEFRO[EUMDRIII

2、INGTECHNIQUESI)ec．1995●钻井工具．岩石力学三轴应力测试系统及其应用．，l，堡秦红祥鲍洪志1，、(山东藩州253005)T‘／’lL3提要_-a~测试系统可以模拟井下状态，对岩样进行力学、声学、变彤、破碎等各竹应力特性进行系境的测量。本文详细介铝了诚系境的组成、功能及其洲tt誊数在油气钻井与开曼工程等工业领城的应用。主囊词岩石力学洲试系境三轴应力TerraTek套司为了解决油气勘探、开发中的一系列技术问题，围压最大值

3、140MPat促进钻采新工艺、新方法的推广与应用，经地矿部石孔隙压力最大值；100MPa}油地质海洋地质局批准，地矿部石油钻井研究所最最大模拟井耀；10000mr近从美国TerraTek公司引进了一套岩石力学三轴温度最大值；200}应力测试系统(RMTTS)，经安装、调试已投入正常浏试岩样尺寸：25×50mm，螂O×100ramI运行。系统精度；误差

4、岩样及传感器放^高压容器内，水平应力、孔隙压力及温度条件下的各种岩石力学在计算机上选好试验内容，由计算机自动控翻全部试验。为岩石破碎、井眼稳定、地层破裂压力疆浏、试验过程。油层套管外载计算及设计、油气开采及开发方案翻主要做以下17种试验，可根据特殊浏试要求扩订、油气井防砂、油井水力及酸化压裂、地应力预浏展部分试验内容：(1)单轴抗压试验}(2)三轴抗压等石油勘探开发研究提供准确的基础数据，可应用试验}(3)巴西劈裂试验I(4)控制加载方式试验l于油气钻井与开发工程、煤层气开采及环境地质等(5)应变路径试验I(6)残余强度浏试I(7)动态性工业领域，也可用于民用工程、采矿业

5、及核废料贮瞻试验(超声波)}(8)断裂韧性试验}(9)疲劳试藏，目前正在地矿部石海系统的科研、生产及油气开验l(1o)蠕变试验l(11)差应变分析(DSA)试验l发之中应用。(1Z)差波速分析(DWVA)试验}(13)裂纹导流率一试验I(14)孔隙体积压缩试验(单轴应变下采油过、RMTTS系统简介[]程模拟)I(15)热膨胀试验}(16)自选设计分段试1．系统的组成验l(17)中孔垒尺寸岩芯稳定试验。本系统由以下八大部分组成：(1)加载框架及轴通过上述试验可以得到不同地层环境(圈压、温压控嗣系统}(2)液压动力供给系统I(3)三轴应力度、孔晾压力)岩石的各种特性，(1)岩

6、石力学弹性高压室(4)匿压控制系统l(5)孔隙压力控嗣系统}参数：各种模量、波拾比等I(2)岩石声学特性：各(6)超声波测量系统}(7)温控系统I(B)计算机控种动态谟量、泊橙比等}(3)岩石强度特性：岩石不制与数据采集处理系统。同应力组合条件下的抗压、抗拉强度等l(4)岩石蠕2．主要强4试指标变特性I(5)岩石原始地应力特性I(6)岩石压缩特轴向载荷最大值t1400kNl性：有效应力系数、有效应力系数、岩石的晨粒及孔维普资讯http://www.cqvip.com茅23卷茅4期路保平等：岩石力学三轴应力测试隶兢及其应用．43．隙压缩系数等I各试验所获得的参数见表1个试验

7、．它仅利用一块岩样进行一次试验．即可完成4．系统的特点其它仪器多次试验才能得到的结果，是该系统能进本系统最大特点是试验中加压、减压和卸压厦行试验的概括。试验路径过程均由计算机伺服控制，试验稳定可靠。二、RMTTs系统的应用试验数据、波形记录均由计算机自动采集。模拟深度可达10000m，测试精度高，试验内容广可模拟不本系统按其特性来讲可涮取岩石的力学特性同的垂直应力、水平应力、孔隙压力厦温度等地层环(包括弹性和强度特性)、岩石的原始地应力特性、蠕境下的岩石力学特性。变特性厦岩石的压缩特性。这些特性在石油工程等分段试验是本仪器所有试验中最有代表性的一领域有着广阔的应用前景(见

8、表1)。TereaTek系统测试参救毫1岩样要求试验名称直径×长度获取的参数应用钮域单轴抗压试验25．4×SO8抗压强度、橱氏模量、谴{套比压裂设计和籀工中麓完、羹高设计瑗舅．扬氏模量、渡松比、体积模量、剪切模量射孔位置确定I破囊压力、坍塌压力设三轴抗压试验254×SO．8膏肇垂善强度、剪切强度'固有剪切强度计数．井身结构设计，钻头选型．优选参．井眼轨逮控制I出砂帮舅，地应力式任应意控变制路径加载试方验025．4×5O．8荔嫠黥夏亨毒嚣：舅嚣计算、套管外载计算等巴西劈裂试验0SO．8×25．4抗拉强度破裂压力及地应力计算、蓣涓