岩石力学实验技术.ppt

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1、岩石力学实验技术交流人：李世杰一、简介二、实验类型及测试参数三、在石油工程领域中的应用汇报提纲一.简介岩石力学发展现状“岩石力学是研究岩石力学性能的理论和应用的科学”。它在石油工程领域中的应用起步较晚，国内外上世纪90年代后才得到较快发展。岩石力学发展现状目前国内外石油工程领域岩石力学的研究主要集中在以下几方面：岩石物理力学性质的井下地球物理解释；地层岩石的力学性质及在开采中的变化规律；地下的岩石物性和声学响应特征；水力压裂力学研究；井眼稳定、储层出砂、优化射孔、稠油冷热采等井下工程研究；一.简介岩石力学发展现状油气藏开采引起的地层错动、蠕变和地面沉降研究；

2、石油开采中的流固耦合问题及孔隙结构的变形和坍塌；应力场、温度场和渗流场作用下的流固耦合分析；流固耦合油气藏数值模拟理论和方法研究；地应力测试技术；地应力场的演变及天然裂缝的形成与扩展的规律。目前国内外石油工程领域岩石力学的研究主要集中在以下几方面：一.简介实验设备简介轴向力:σ≤149吨围压:Pc≤138MPa孔隙压力:Pp≤103MPa模拟温度:T≤200℃技术指标一.简介设备的工作原理计算机自动控制环境条件模拟岩石静态、动态参数测试力学参数声学参数渗透性参数其它参数实验设备简介一.简介一、简介二、实验类型及测试参数三、在石油工程领域中的应用汇报提纲汇报提

3、纲二.实验类型及测试参数室内岩石力学研究方法静态法静态法：是通过对岩样进行静态加载，测试获得。动态法：是通过测定声波在岩样中的传播速度而获得。单轴压缩实验三轴压缩实验巴西劈拉实验断裂韧性实验蠕变实验•••室内声波实验声发射实验动态法бб1.单轴压缩实验实验方法：不加侧向约束力，对圆柱状岩样连续施加轴向载荷，直至破坏。上端帽下端帽热缩套应变传感器岩样岩样组件示意图二.实验类型及测试参数1.单轴压缩实验ACBDC0OB'maxa0Cs=压密阶段弹性变形阶段塑性变形阶段破坏后阶段屈服点残余强度二.实验类型及测试参数1.单轴压缩实验计算公式：二.实验类型及测试参数测

4、试参数：单轴抗压强度、杨氏模量、泊松比2.三轴压缩实验加孔压的三轴压缩实验实验也可以模拟地层温度条件实验方法：是在恒定围压（和恒定孔隙压力）条件下，对圆柱状岩样连续施加轴向载荷，直至岩样破坏。二.实验类型及测试参数不加孔压的三轴压缩实验岩样бdбd2.三轴压缩实验三轴压缩应力应变曲线二.实验类型及测试参数2.三轴压缩实验加孔压的三轴压缩实验加载方式二.实验类型及测试参数ACDBOFE2.三轴压缩实验根据体积应变——围压关系曲线计算压缩系数ⅢⅡⅠ加孔压的三轴压缩实验二.实验类型及测试参数2.三轴压缩实验利用一个单轴压缩实验和三至五个三轴压缩实验，可以绘制莫尔圆

5、及破裂包络线。二.实验类型及测试参数内聚力、内摩擦角2.三轴压缩实验库仑破裂包络线的表达式：二.实验类型及测试参数3.巴西劈拉实验实验方法：利用Brazil实验间接测定岩样的抗拉强度。原理是在岩样的直径方向上，以恒定的加载速率，连续施加相对的线形荷载，使之沿直径方向破坏。二.实验类型及测试参数岩样尺寸：直径50.4mm厚度与直径之比为0.5:1~1:13.巴西劈拉实验半球轴承，2—上加载鄂，3—螺孔，4—导杆，5—下加载鄂，6—岩样样品组件示意图二.实验类型及测试参数岩样PP破坏后示意图3.巴西劈拉实验计算公式：二.实验类型及测试参数测试参数：抗拉强度P4.

6、声波实验实验方法：用一个矩形、瞬时、高压电脉冲激发P波或S波压电晶体，产生一沿着岩样传播的弹性超声波扰动，然后由装在岩样另一端端帽上的对应的压电晶体接收。根据脉冲通过岩样的时间计算P波、S波的速度。二.实验类型及测试参数4.声波实验岩样发射端帽接收端帽P、S波转换开关示波器收、发波器频率为1MHz声波实验原理图t1二.实验类型及测试参数4.声波实验测量与计算测量超声波在端帽中的延迟时间t0测量超声波传播的总时间t1计算样品中的传播时间t计算P波和S波的波速V计算动态弹性参数二.实验类型及测试参数5.断裂韧性实验实验方法：在模拟围压和上覆压力条件下，对厚壁圆柱

7、状岩样的内孔中连续施加流体压力，直至岩样沿预制缝破裂，测得岩样破裂时的最大流体压力。二.实验类型及测试参数5.断裂韧性实验φ75mm75mm17mmφ10mm断裂韧性岩样尺寸端帽岩样装配示意图高压孔隙压力管线聚乙烯管岩样聚四氟乙烯套密封圈端帽二.实验类型及测试参数5.断裂韧性实验计算公式：二.实验类型及测试参数测试参数：断裂韧性实验后的岩样照片砂岩泥岩6.蠕变实验实验方法：保持轴向应力、围压和孔隙压力恒定（完全伺服控制），测试岩样应变随时间的变化。二.实验类型及测试参数两种类型：趋于稳定的蠕变非趋于稳定的蠕变6.蠕变实验典型的蠕变曲线0.瞬时变形阶段：常应力

8、刚刚作用于岩石上就出现的瞬时弹性应变εe；Ⅰ.初始蠕