岩石力学实验及地层压裂设计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/26,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/26,#,岩石力学实验,谷铭,岩石力学实验谷铭,1,室内测试项目,单轴压缩实验,三轴压缩实验,抗剪强度实验,抗拉强度,试验,（巴西,劈裂,实验）,声波,实验,抗压强度、杨氏模量、泊松比、剪切模量、剪切强度,单轴抗压强度、杨氏模量、泊松比,剪切强度,抗拉强度,其他（如点荷载实验、断裂韧性试验、声波实验）,动态杨氏模量、泊松比、剪切模量,室内测试项目单轴压缩实验抗压强度、杨氏模量、泊松比、剪切模量,2,1,、单轴压缩,试验,岩石单轴抗压强度：,是指试样只在一个方向受,压（无围压）时,所得的极限破坏强度，也就是说将岩石试验放在压力机的上下压板之间进行加压，直至试样被压坏时测得的压力强度值。,单轴抗压试验原理示意图,p,2r0,岩石单轴抗压强度,（,Mpa,）,P,最大破坏载荷,（,N,）,A,垂直于加载方向的试样横截面积,（,mm,2,）,单轴,抗压强度计算,岩石单轴抗压强度试验机,P,最大压力点,单轴抗,压应力,-,应变图,1、单轴压缩试验 岩石单轴抗压强度：是指试样,3,试验步骤：,1,、试件断面打磨，直至两端平整且垂直于试件轴线,2,、测试件尺寸,试件,高径比,2.0-2.5,。,1,）垂直角度,2,）端面平行度，不平行度,0.05mm,3,）直径测量,误差,R,时，hD=,0,破裂压力为：,R,套管井,-,射孔应力分析,1,由公式可以得出射孔根部比射孔内部更易发生破裂。,孔眼的,根部,取得最小值,射孔破裂压力,最小值,此时：与简化模型推导相同,与 H方向平行的孔眼中最容易产生垂直裂缝,此时有：射孔方位,28,测井资料的应用,应力强度因子,:,裂缝高度主要受地层最小水平主应力的影响，最小水平主应力为深度的函数；使用应力强度因子与岩石韧度进行比较，,当应力强度等于断裂韧性时，为裂缝最大长度,。从而预测裂缝的高度。,由断裂学理论可以得到裂缝顶端和底端的应力强度因子：,岩石断裂韧性,（拟合式）,：,5,、裂缝,形态,h,x,z,参考：霍,玉雁，等：测井资料在压裂设计中的应用,测井资料的应用应力强度因子:裂缝高度主要受地层最小水平主应,29,测井资料的应用,5,、裂缝,形态,缝宽：缝宽影响因素除了岩层自身物性外，还有施工排量和压裂液粘度等，其中压裂液粘度对缝宽的影响远大于排量对缝宽的影响。,测井资料的应用5、裂缝形态缝宽：缝宽影响因素除了岩层自身,30,岩石脆性的计算,Rickman,法,-,脆性指数,将杨氏模量和泊松比标准化后取平均值来表征岩石脆性指数。,测井资料的应用,可压裂性,基于线弹性断裂学理论：,断裂韧性计算模型：,其中，,PC,裂缝面上的围压，,St,单轴抗拉。,断裂韧性,KLC,岩石的断裂韧性计算,岩石脆性的计算Rickman法-脆性指数测井资料的应用可压,31,可压裂性评价：,研究,发现具有,较大脆性指数,和,较小断裂韧性,的地层为优良可压裂层段,。由此构建,形式如下,的,可压裂,性指数：,从图中可以看出，随着,脆性指数的增加,，,断裂韧性的减小,，岩石的,可压裂指数逐渐增加,，如图中箭头所示；还可知，岩石的脆性指数越高，并不一定可压裂性高，因为此时的断裂韧性可能很大，如图,A,区；同理，当岩石断裂韧性很低时，可压裂性不一定高，因为此时的脆性指数可能很低，如图,B,区。,测井资料的应用,可压裂性,可压裂性评价：从图中可以看出，随着脆性指数的增加，,32,