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Biot系数和岩石弹性模量的实验研究 被引量:27
1
作者 马中高 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期135-140,共6页
对济阳坳陷古近系地层87块砂岩样品进行了模拟地层条件(温度、压力)的实验测试,结合岩心薄片分析资料,分析研究了有效压力、岩性对Biot系数和弹性模量的影响。结果表明,Biot系数随着有效压力和钙胶结物增加而减小,随着孔隙度增加而增大... 对济阳坳陷古近系地层87块砂岩样品进行了模拟地层条件(温度、压力)的实验测试,结合岩心薄片分析资料,分析研究了有效压力、岩性对Biot系数和弹性模量的影响。结果表明,Biot系数随着有效压力和钙胶结物增加而减小,随着孔隙度增加而增大;体积模量随着有效压力增加而增大;建立了Biot系数模型和岩石弹性模量与孔隙度关系模型;利用该模型确定的岩石弹性模量或速度上限更接近实验测量数据,可为油田开发提供更合理的岩性模型参数。 展开更多
关键词 biot系数 有效压力 弹性模量 孔隙弹性 岩性
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砂砾岩弹性试验研究 被引量:4
2
作者 张守伟 孙建孟 +1 位作者 苏俊磊 刘学锋 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期63-68,76,共7页
对济阳坳陷东营北带东段地区砂砾岩体储层取样进行岩石物理试验测试。首先利用等效介质理论计算岩石基质的弹性模量;通过薄片观察和弹性模量测试,研究砂砾岩Biot系数变化特征,分不同岩性利用曲线回归干岩样的Biot系数与φ/φc(φ和φc... 对济阳坳陷东营北带东段地区砂砾岩体储层取样进行岩石物理试验测试。首先利用等效介质理论计算岩石基质的弹性模量;通过薄片观察和弹性模量测试,研究砂砾岩Biot系数变化特征,分不同岩性利用曲线回归干岩样的Biot系数与φ/φc(φ和φc分别为岩石孔隙度和临界孔隙度)关系式模型,根据扩展的Biot-Gassmann关系式计算出流体饱和后的岩石弹性模量,将预测纵横波波速与实际测试进行对比;最后通过岩石物理试验测试,验证Biot-Gas-smann理论用于分析砂砾岩弹性特征的适用性。结果表明:利用HS边界模型计算的弹性模量更接近岩心的实际基质弹性模量,比取经验值精确,且降低了岩样流体饱和后的敏感性影响;Biot系数反映岩石孔隙的刚度,孔隙度大的系数大,它随着有效压力的增大而减小,与岩石的岩性、矿物组成、内部结构有关;利用扩展Biot-Gassmann理论预测纵横波速度得到满意结果,简化了估算纵横波速度的过程。 展开更多
关键词 岩石性质 岩石物理学 弹性模量 东营北带 砂砾岩 biot-Gassmann理论 biot系数 纵横波速度预测
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岩石与水相互作用的能量原理和Biot系数 被引量:6
3
作者 卢应发 周盛沛 +1 位作者 田斌 邵建富 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第S2期69-72,78,共5页
岩石与水相互作用的研究不仅在理论上而且在工程实践上具有重大的作用,大量的注水采油工程、核废料贮存等就是利用岩石的各向异性和其水力学特征,同时,水又时常引起岩石和土体滑坡坍塌等自然灾害。在微观分析基础上,从理论上建立了各向... 岩石与水相互作用的研究不仅在理论上而且在工程实践上具有重大的作用,大量的注水采油工程、核废料贮存等就是利用岩石的各向异性和其水力学特征,同时,水又时常引起岩石和土体滑坡坍塌等自然灾害。在微观分析基础上,从理论上建立了各向异性损伤岩石的能量原理及相应的各向异性 Biot 系数基本方程;并以红砂岩为例,运用两种不同试验方法获取各向同性 Biot 系数;以三轴注水、排水等试验,论证了在应力-应变全过程曲线中,Biot 系数具有各向异性损伤特征。这种特性对注水和注浆等岩土工程具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 微观分析 各向异性 能量原理 biot系数 试验
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基于最小应变能密度因子断裂准则的岩石裂纹水力压裂研究 被引量:6
4
作者 董卓 唐世斌 郎颖娴 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期436-446,共11页
建立了考虑裂纹尖端非奇异项T应力的最小应变能密度因子断裂准则,研究了不同裂纹类型条件下T应力和泊松比对起裂角的影响,结果表明裂纹起裂角不仅与奇异项应力强度因子有关,而且还需要考虑非奇异项T应力和泊松比的影响作用.同时计算了... 建立了考虑裂纹尖端非奇异项T应力的最小应变能密度因子断裂准则,研究了不同裂纹类型条件下T应力和泊松比对起裂角的影响,结果表明裂纹起裂角不仅与奇异项应力强度因子有关,而且还需要考虑非奇异项T应力和泊松比的影响作用.同时计算了含井筒对称双裂纹水力压裂模型的起裂角和临界水压,表明依据本文断裂准则计算得到理论解与实验结果吻合良好.在此基础上,利用该准则从理论上分析了临界裂纹区尺寸、T应力、比奥系数、侧压系数、泊松比等因素对水力压裂裂纹起裂特性的影响.参数分析表明:临界裂纹区尺寸、T应力和侧压系数对临界水压和临界起裂角有显著影响.临界水压随着泊松比增大而减小,而临界起裂角呈现相反变化趋势.比奥系数对临界起裂角没有影响,但是在高水压条件下对起裂角具有显著影响. 展开更多
关键词 应变能密度因子 T应力 水力压裂 泊松比 比奥系数 起裂角 临界水压
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动态循环加载下花岗岩孔渗参数演化规律
5
作者 温宏平 李炜光 +1 位作者 王旭昊 刘状壮 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期119-128,共10页
动态扰动促进地下岩体的内部裂纹发育,改变岩体的有效应力、渗透率及孔隙率。为此,开展了动态循环加载下致密花岗岩孔隙率、渗透率及有效应力系数(Biot’s系数)演化规律及影响机理研究。首先,针对致密花岗岩开展了考虑不同扰动因素(轴... 动态扰动促进地下岩体的内部裂纹发育,改变岩体的有效应力、渗透率及孔隙率。为此,开展了动态循环加载下致密花岗岩孔隙率、渗透率及有效应力系数(Biot’s系数)演化规律及影响机理研究。首先,针对致密花岗岩开展了考虑不同扰动因素(轴向静压、力振幅、频率及循环次数)的动态循环加载试验;之后,测试了不同扰动因素动态加载后的花岗岩孔隙率和渗透率,利用Cross-plotting法分析了不同动态扰动因素对花岗岩Biot’s系数的影响。结果表明:1)动态循环加载促进了花岗岩内部裂纹扩展,增加了孔隙占比及渗流通道,弱化了作用于花岗岩骨架颗粒上的有效应力,导致花岗岩Biot’s系数、渗透率和孔隙率增加。2)随着应力水平(轴向静压和力振幅之和)的增加,花岗岩Biot’s系数、渗透率和孔隙率的变化存在明显的应力门槛值,即65%UCS~70%UCS(UCS表示单轴抗压强度),超过门槛值后三者的增加速度迅速增加;随频率的增加,由于蠕变累积损伤逐渐减小,花岗岩Biot’s系数、渗透率和孔隙率逐渐减小;随循环次数的增加,三者呈现线性增加的趋势。3)基于相关性分析和理论推导分别建立了动态循环加载后花岗岩Biot’s系数和渗透率的经验预测模型,且模型的预测结果与试验结果具有较好的一致性。研究结果有助于理解动态扰动对岩体孔隙率、渗透率及Biot’s系数等参数的影响,为确定动态扰动后花岗岩地层有效应力系数和渗透率提供一个参考。 展开更多
关键词 动态循环加载 有效应力系数 渗透率 孔隙率 预测模型
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基于Tight gas致密砂岩储层渗透率的有效应力特性研究 被引量:13
6
作者 乔丽苹 王者超 李术才 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1422-1427,共6页
Tight gas是一种非传统新型能源,其储层通常为砂岩储层,具有很低的孔隙率(<10%)和渗透率(<0.1 mD)。合理确定Tight gas储层岩石的有效应力,了解其储藏动态,为制定和调整开发方案及实施综合治理提供依据。研究表明,针对土提出的有... Tight gas是一种非传统新型能源,其储层通常为砂岩储层,具有很低的孔隙率(<10%)和渗透率(<0.1 mD)。合理确定Tight gas储层岩石的有效应力,了解其储藏动态,为制定和调整开发方案及实施综合治理提供依据。研究表明,针对土提出的有效应力原理对于岩石,特别是储油或储气岩石不再适用。在其基础上,提出改进的有效应力原理,即σeff=σc?ασp,其中α称为Biot系数(又称有效应力系数)。因此,如何确定Tight gas储层岩石的Biot系数,成为合理确定有效应力的关键。在此研究中,通过测定多组不同外部控制压力和孔隙压力下岩石的渗透率,对试验结果用Cross-plotting方法得到Tight gas致密砂岩储层的Biot系数。结果表明:(1)Tight gas储层砂岩具有低渗透率,其数量级为0.010~0.001 mD,而且相同控制压力下,渗透率与孔隙压力近似成指数函数关系;(2)Biot系数随渗透率的变化而变化,渗透率越小,Biot系数越小,相反,渗透率越大,Biot系数也越大;(3)试验所取岩样的平均Biot系数分别为0.509和0.612。 展开更多
关键词 岩石力学 Tightgas 有效应力 biot系数 渗透率
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不同渗透性储层Biot系数测试方法研究及其影响因素分析 被引量:8
7
作者 程远方 程林林 +3 位作者 黎慧 韩忠英 邓文彪 陈冲 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期3998-4004,共7页
对不同渗透性天然岩芯分别以Cross-plotting法、排水实验法与声波动态法测试其Biot系数,结果表明,对于中高渗岩芯,其结果为k e a?>?>?(k?为Cross-plotting法Biot系数值,e?为排水实验法Biot系数值,a?为声波动态法Biot系数值),而低... 对不同渗透性天然岩芯分别以Cross-plotting法、排水实验法与声波动态法测试其Biot系数,结果表明,对于中高渗岩芯,其结果为k e a?>?>?(k?为Cross-plotting法Biot系数值,e?为排水实验法Biot系数值,a?为声波动态法Biot系数值),而低渗岩芯则无法通过排水实验法获取Biot系数。Cross-plotting法测试结果表明,高渗岩芯Biot系数为0.90~1.00内,中渗岩芯为0.80~0.90,而低渗岩芯Biot系数为0.60~0.75。砂岩等中高渗岩芯推荐用排水实验法获得Biot系数,而低渗岩芯则推荐通过Cross-plotting法测试Biot系数。最后,讨论Biot系数的影响因素。 展开更多
关键词 石油工程 井壁稳定 biot系数 Cross-plotting法 排水实验法 声波动态法 影响因素
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岩石和水耦合参数在破裂过程中的演化规律 被引量:7
8
作者 卢应发 孙慧 +1 位作者 陈高峰 张红琼 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期19-29,共11页
该文在理论研究的基础上,建立了岩石与水相互作用的力学模型和耦合参数的表述形式,证明了Biot系数取值范围为大于孔隙率而小于1,通过岩石在不同偏应力状态下的注水试验、不排水试验、在不排水条件下水压力加载和卸载试验、在不排水条件... 该文在理论研究的基础上,建立了岩石与水相互作用的力学模型和耦合参数的表述形式,证明了Biot系数取值范围为大于孔隙率而小于1,通过岩石在不同偏应力状态下的注水试验、不排水试验、在不排水条件下水压力加载和卸载试验、在不排水条件下的比例加载试验等,提出了以不排水试验方法确定比例极限点的观点,证明了岩石在破裂过程中其耦合力学参数是逐步演化的,水压力致使岩石峰值强度下降、变形增加。试验显示Skempton系数分散性较大,在注水和不排水试验条件下,水压力的作用机理也不尽相同;Biot系数在轴向和径向具有不同的演化规律等观点。这种研究对石油开采及高放废物处置等研究具有重要意义。 展开更多
关键词 岩石破裂 耦合力学参数 演化规律 biot系数 Skempton系数
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Biot系数非线性解释初探及其在井壁稳定性分析中的应用 被引量:6
9
作者 李忠平 周文 +1 位作者 谢润成 卲晶 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期39-42,共4页
Biot系数在钻井工程、压裂工程等方面具有重要应用价值,目前常用的测井解释Biot系数公式依赖于全波测井,推广性有限。考虑颗粒岩及结晶岩受力变形机制,在岩心试验测试结果的基础上,利用广义Usher模型建立起Biot系数解释方法。利用该模型... Biot系数在钻井工程、压裂工程等方面具有重要应用价值,目前常用的测井解释Biot系数公式依赖于全波测井,推广性有限。考虑颗粒岩及结晶岩受力变形机制,在岩心试验测试结果的基础上,利用广义Usher模型建立起Biot系数解释方法。利用该模型,结合测井数据,计算得到单井岩石力学及地应力参数剖面,与实钻资料吻合情况良好,表明该Biot系数评价方法有一定的推广应用价值。 展开更多
关键词 biot系数 岩心试验 Usher模型 井壁稳定性 变形机制
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基于Biot固结理论的地面沉降研究综述 被引量:2
10
作者 孔祥如 罗勇 +4 位作者 赵龙 齐鸣欢 田苗壮 王新惠 沙特 《上海国土资源》 2017年第3期74-77,共4页
城市地面沉降与地下水开采引发的饱和土体压缩固结密切相关,Biot固结理论准确的描述了孔隙水压力消散与土体骨架变形的相互关系,以该理论为基础建立的多孔介质流固耦合模型在地面沉降数值计算中得到了广泛的应用。在调研大量相关文献后,... 城市地面沉降与地下水开采引发的饱和土体压缩固结密切相关,Biot固结理论准确的描述了孔隙水压力消散与土体骨架变形的相互关系,以该理论为基础建立的多孔介质流固耦合模型在地面沉降数值计算中得到了广泛的应用。在调研大量相关文献后,对Biot固结理论研究进展和获取Biot系数的试验方法等方面进行了系统的总结和阐述,综述了国内外以为Biot固结理论基础的地面沉降研究成果,认为其能较好的反映地面沉降的真实规律,同时提出Biot固结理论在饱和土体的各向异性、应力应变本构关系方面与土体的实际变形特性存在差异等问题,因此仍具有进一步研究和完善的空间。 展开更多
关键词 地面沉降 biot固结理论 流固耦合 biot系数
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中孔中渗砂岩储层Biot系数测试方法对比研究 被引量:4
11
作者 徐欣 王伟 +2 位作者 胡明毅 黎慧 冯毅 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期109-114,共6页
Biot系数是流-固耦合理论的核心参数,但目前缺乏针对特定储层的准确获取Biot系数的推荐方法,为此通过室内试验对比研究了3种可用于中孔中渗砂岩储层的Biot系数测试方法——Cross-plotting法、排水试验法和声波动态法。以胜利油田典型砂... Biot系数是流-固耦合理论的核心参数,但目前缺乏针对特定储层的准确获取Biot系数的推荐方法,为此通过室内试验对比研究了3种可用于中孔中渗砂岩储层的Biot系数测试方法——Cross-plotting法、排水试验法和声波动态法。以胜利油田典型砂岩区块为例,分别从渗透理论、岩石弹性变形特性与声波动态分析3方面入手,进行了试验研究,比较了试验结果,探讨了影响试验结果的因素。试验发现,利用Cross-plotting法获取的Biot系数最大,利用排水试验获取的Biot系数次之,利用声波动态法获取的Biot系数最小,并且动态测试值要明显小于静态测量值。研究认为,对于中孔中渗砂岩,推荐采用基于岩石弹性变形理论的排水试验法,该方法测试精度高、可靠性强。 展开更多
关键词 流-固耦合 biot系数 渗透理论 弹性变形 声波动态
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横观各向同性页岩动、静态有效应力系数试验研究
12
作者 贾利春 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期4130-4139,共10页
准确、高效的获取横观各向同性页岩地层有效应力系数对于地质力学建模、井壁稳定分析等具有重要实际作用。采用声波测试、常规三轴压缩试验对川南海相龙马溪组黑色页岩动、静态弹性刚度系数、有效应力系数等开展研究。结果表明,动、静... 准确、高效的获取横观各向同性页岩地层有效应力系数对于地质力学建模、井壁稳定分析等具有重要实际作用。采用声波测试、常规三轴压缩试验对川南海相龙马溪组黑色页岩动、静态弹性刚度系数、有效应力系数等开展研究。结果表明,动、静态弹性刚度系数、杨氏模量随着围压增加均升高,且动态值高于对应的静态值,平行层理方向的杨氏模量高于垂直层理,而动、静态泊松比随着围压增加及层理变化无显著规律;对于动、静态有效应力系数,随着围压增加两者均降低,垂直层理方向的有效应力系数高于平行层理方向,且静态有效应力系数高于动态值;通过拟合分析得到动、静态有效应力系数、杨氏模量线性转换关系。获得的页岩有效应力系数各向异性特征及动、静态转换关系可为页岩钻完井地质力学建模分析等提供重要支撑。 展开更多
关键词 岩石力学 横观各向同性页岩 有效应力系数 弹性刚度系数 波速 三轴压缩试验
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深埋隧洞中高水压对致密围岩变形的影响程度 被引量:3
13
作者 陈振振 阮怀宁 +2 位作者 朱珍德 袁文军 孔不凡 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2012年第5期989-996,共8页
在深埋高围压、高水压岩石工程中,合理分析高水压对围岩的影响程度,对控制工程成本具有重要意义。为了研究高水压力对围岩稳定的影响程度,通过分析适用于岩石中的Biot有效应力原理,本文在弹性条件下推导出用常见岩石参数表示的Biot系数... 在深埋高围压、高水压岩石工程中,合理分析高水压对围岩的影响程度,对控制工程成本具有重要意义。为了研究高水压力对围岩稳定的影响程度,通过分析适用于岩石中的Biot有效应力原理,本文在弹性条件下推导出用常见岩石参数表示的Biot系数公式,分析总结出Biot系数不仅和孔隙率有关,随孔隙率减小而非线性减小,而且还跟岩石泊松比或者说岩性有关,其值大于孔隙率。并且提出了在特定围压和水压下,孔隙率小于某个界限值时可以忽略水压力影响,并给出了界限值的求解方法。最后通过锦屏二期水电站引水隧洞实例分析,验证了论文观点的正确性。 展开更多
关键词 高围压 高水压 biot系数 致密大理岩 围岩变形稳定
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大庆油田火山岩储层岩石力学特性 被引量:4
14
作者 张平 潘林华 +1 位作者 张士诚 张永平 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期118-122,共5页
大庆油田火山岩储层压裂施工常表现出施工压力高、加砂困难、裂缝延伸压力大等特征。为了从机理上认识火山岩压裂裂缝延伸规律及其影响因素,采用三轴岩石力学参数测试仪和断裂韧性测试仪,测试并且分析了火山岩储层岩石抗压强度、弹性... 大庆油田火山岩储层压裂施工常表现出施工压力高、加砂困难、裂缝延伸压力大等特征。为了从机理上认识火山岩压裂裂缝延伸规律及其影响因素,采用三轴岩石力学参数测试仪和断裂韧性测试仪,测试并且分析了火山岩储层岩石抗压强度、弹性模量、泊松比、毕奥特(Biot)系数和断裂韧性等力学参数,对比了火山岩岩心与砂岩岩心的力学特性。通过实验数据分析比对发现,凝灰岩岩心、砂砾岩岩心、流纹岩岩心和砂岩岩心的三轴应力压缩实验应力应变曲线存在较大区别,这些力学特性参数可为认识火山岩储层压裂机理提供依据。 展开更多
关键词 大庆油田 火山岩 弹性模量 泊松比 断裂韧性 毕奥特系数
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基于介观结构的饱和与非饱和多孔介质有效应力 被引量:2
15
作者 李锡夔 杜友耀 段庆林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期29-39,共11页
基于描述含液颗粒材料介观结构的Voronoi胞元模型和离散颗粒集合体与多孔连续体间的介-宏观均匀化过程,定义饱和与非饱和多孔介质有效应力.导出了计及孔隙液压引起之颗粒体积变形的饱和多孔介质广义有效应力.用以定义广义有效应力的Bio... 基于描述含液颗粒材料介观结构的Voronoi胞元模型和离散颗粒集合体与多孔连续体间的介-宏观均匀化过程,定义饱和与非饱和多孔介质有效应力.导出了计及孔隙液压引起之颗粒体积变形的饱和多孔介质广义有效应力.用以定义广义有效应力的Biot系数不仅依赖于颗粒材料的多孔连续体固体骨架及单个固体颗粒的体积模量(材料参数),同时与固体骨架当前平均广义有效应力及单个固体颗粒的体积应变(状态量)有关.提出了描述非饱和多孔介质中非混和固体颗粒、孔隙液体和气体等三相相互作用的具介观结构的Voronoi胞元模型.具体考虑在低饱和度下双联(binary bond)模式的摆动(pendular)液桥系统介观结构.导出了基于介观水力-力学模型的非饱和多孔介质的各向异性有效应力张量与有效压力张量.考虑非饱和多孔介质Voronoi胞元模型介观结构的各向同性情况,得到了与非饱和多孔连续体理论中唯象地假定的标量有效压力相同的有效压力形式.但本文定义的与确定非饱和多孔介质有效应力和有效压力相关联的Bishop参数由基于三相介观水力-力学模型,作为饱和度、孔隙度和介观结构参数的函数导出,而非唯象假定. 展开更多
关键词 饱和与非饱和多孔连续体 含液离散颗粒集合体 介观结构的Voronoi胞元模型 有效应力 biot系数 Bishop参数
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煤层等温吸附渗透率演化数值研究
16
作者 崔波 肖利平 张开智 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第3期13-16,共4页
通过建立双孔隙度煤层变形控制方程,确定了基于煤层吸附理论的Biot孔隙压力系数。分别建立了存在吸附作用的条件下,煤层基质和裂隙渗透率的数值模型。研究发现,通过增加基质孔隙压力,基质将发生与孔隙压力相关的体积应变,基质体积模量... 通过建立双孔隙度煤层变形控制方程,确定了基于煤层吸附理论的Biot孔隙压力系数。分别建立了存在吸附作用的条件下,煤层基质和裂隙渗透率的数值模型。研究发现,通过增加基质孔隙压力,基质将发生与孔隙压力相关的体积应变,基质体积模量将会减小;基质增大的体积占据了部分孔隙,导致煤层基质渗透率减小;随着吸附的进行,经过一定时间,煤层裂隙渗透率会出现陡降。 展开更多
关键词 渗透率 煤基质 孔隙压力 吸附应变 体积应变 biot系数
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岩石弹性模量与毕奥特(Biot)系数在压裂设计中的应用 被引量:12
17
作者 张保平 申卫兵 单文文 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 1996年第3期60-65,78,共7页
随着石油工业的发展,人们对于油藏介质──岩石的研究越来越重视。国外近20年来一直致力于研究石油工程问题,如:井筒稳定性、产砂预测、地面沉降及水力裂缝扩展机理等所涉及到的岩石力学问题。本文在一系列试验的基础上,描述了岩石... 随着石油工业的发展,人们对于油藏介质──岩石的研究越来越重视。国外近20年来一直致力于研究石油工程问题,如:井筒稳定性、产砂预测、地面沉降及水力裂缝扩展机理等所涉及到的岩石力学问题。本文在一系列试验的基础上,描述了岩石弹性模量对压裂裂缝几何形状、施工压力等的影响,并给出了毕奥特系数的试验方法及其在水平应力计算中的应用。 展开更多
关键词 水力压裂 岩石 弹性模量 毕奥特系数 压裂 采油
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法向应力和水压力作用下岩石单裂隙水力耦合模型 被引量:7
18
作者 谢妮 徐礼华 +1 位作者 邵建富 冯夏庭 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期3796-3803,共8页
为突出孔隙水压力对裂隙变形及其水力传导性能的影响,以经典的Biot孔隙弹性模型为基础,通过把裂隙视为一系列空隙的联合体,将广义的Biot有效应力系数扩展到岩石裂隙上。模型通过有效应力系数的引进,建立饱和裂隙在法向应力和孔隙水压力... 为突出孔隙水压力对裂隙变形及其水力传导性能的影响,以经典的Biot孔隙弹性模型为基础,通过把裂隙视为一系列空隙的联合体,将广义的Biot有效应力系数扩展到岩石裂隙上。模型通过有效应力系数的引进,建立饱和裂隙在法向应力和孔隙水压力共同作用下的非线性本构方程,同时通过裂隙渗流的"立方定理"得到渗流流速与裂隙变形的关系以及裂隙法向应力作用下的水力耦合模型。模型中包含的4个参数均有其物理意义,并且可以通过裂隙力学压缩试验和渗流试验结果确定。与经典的太沙基有效应力原理不同,该模型中Biot有效应力系数是裂隙位移的函数,强调了不同位移状态下水压力作用效果的不同,突出了孔隙水压力与裂隙变形之间的相互影响。最后,针对不同孔隙水压力下裂隙渗流流速随法向应力变化的试验数据,用该模型对试验结果进行预测,初步证实该模型的准确性和适用性。 展开更多
关键词 岩石力学 水力耦合 水压力 广义biot系数 裂隙变形
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水–岩石相互作用力学参数的探讨 被引量:7
19
作者 卢应发 孙慧 +1 位作者 李建林 吴新星 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1995-2005,共11页
水–岩石相互作用是一个非常复杂的过程,鉴于水对裂纹的强敏感特性,利用这种特性探讨岩石的一些基本物理力学性质。现行广泛采用的试验方法有真、假三轴试验,通过分析试验理论和加载测量技术,提出真、假三轴试验在无水压力和有水压力条... 水–岩石相互作用是一个非常复杂的过程,鉴于水对裂纹的强敏感特性,利用这种特性探讨岩石的一些基本物理力学性质。现行广泛采用的试验方法有真、假三轴试验,通过分析试验理论和加载测量技术,提出真、假三轴试验在无水压力和有水压力条件下,各自试验可以获得的力学参数个数;指出假三轴试验适合于研究各向同性材料,给出以六面体试件(5cm×5cm×10cm)实施假三轴试验可以研究孔隙介质材料各向异性力学特性的观点。利用水压力卸载对孔隙介质材料力学特性影响较小的特点,提出以水压力卸载试验确定各向异性Biot系数理论和试验方法及相应力学参数的观点。试验结果表明,各向异性Biot系数在不同方向的变化趋势也不相同;利用水–岩石相互作用特征,提出一种新的确定岩体石屈服极限应力的方法,即以偏应力与水压力关系曲线水压力最大值所对应的偏应力为屈服极限应力。试验结果显示,Skempton系数分散性较大,在注水和非排水试验中,水压力的作用机制也不尽相同。这种研究对损伤力学和土木工程实践具有重要意义。 展开更多
关键词 岩石力学 水-岩石相互作用 假三轴试验 屈服极限应力 各向异性biot系数 作用机制
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岩石各向异性Biot系数的获取方法及应用 被引量:4
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作者 夏宏泉 彭梦 宋二超 《测井技术》 CAS 2019年第5期478-483,共6页
为满足储层岩石力学精细评价的需要,低孔隙度低渗透率砂岩储层需要采用新的各向异性模型计算弹性模量和Biot系数。三轴压缩实验的排水法得到垂向、水平向的Biot系数几乎为0,故对于低孔隙度低渗透率的储层不能使用该法测量其Biot系数。... 为满足储层岩石力学精细评价的需要,低孔隙度低渗透率砂岩储层需要采用新的各向异性模型计算弹性模量和Biot系数。三轴压缩实验的排水法得到垂向、水平向的Biot系数几乎为0,故对于低孔隙度低渗透率的储层不能使用该法测量其Biot系数。声波实验法表明低孔隙度低渗透率岩心Biot系数为0.35~0.75,且其声速和弹性模量变化规律表明地层存在TIV各向异性。由声速实验值直接计算的垂向、水平向的Biot系数大于由刚度系数模型计算的Biot系数,但二者相差不大,证明基于刚度矩阵计算Biot系数是可行的。分析发现动态的各向异性Biot系数随着围压的增加而减小,表现出明显的围压依赖性。[JP2]水平向的弹性模量、声波速度大于垂向的弹性模量、声波速度,而垂向的Biot系数大于水平向的Biot系数,这说明波速和动态弹性模量的各向异性转化为Biot系数的各向异性。引入各向异性Biot系数建立了地应力计算新模型,应用表明,该模型能准确地计算水平最大、最小主应力。 展开更多
关键词 声波测井 各向异性biot系数 弹性模量 泊松比 三轴压缩实验 声学实验
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