流体赋存状态下砂岩真三轴力学特性初步研究

发布时间：2020-06-26 14:22

【摘要】：对于天然状态岩石真三轴力学性质的研究,目前已经有了一定的进展,然而对于含流体岩石的力学性质研究,则更加地集中于岩石不同含水状态下的单轴和常规三轴试验。在油田实际开采中,储层大多处于复杂的渗流环境中,且饱和程度不一。因此,深入研究流体赋存状态下岩石真三轴力学特性对地下岩石的岩石力学性质研究以及地下致密油层压裂技术的改进显得尤为重要。选取陕西延安市蟠龙镇的灰白色块状中-细长石砂岩,利用YSZS-2000多功能电液伺服岩石真三轴试验机,开展天然状态砂岩、含水砂岩以及含油砂岩的真三轴试验,综合分析不同含流体状态下,岩石真三轴力学参数的变化规律。主要研究成果如下:(1)随着中间主应力的增加,天然状态砂岩峰值应力与弹性模量也呈线性增加,泊松比变化无规律。在相同中间主应力的条件下,随着围压的增加,峰值应力与弹性模量随之增加,泊松比变化无规律。(2)P砂岩自然吸水曲线分为Pa型与Pb型两种。Pa型砂岩随着饱水度f的增加,岩石峰值应力线性下降,弹性模量值减小,且减少的幅度越来越小;Pb型砂岩随着饱水度f的增加,岩石峰值应力线性减小,弹性模量数值变化无规律。P砂岩自然吸油曲线只有一种。随岩石含油饱和度f增加,岩石峰值应力与弹性模量随之线性减小。(3)当水或油浸入岩石时,会对削弱岩石的力学性能。随着饱水(油)度的增加,岩石峰值应力呈减小趋势。相同条件下,天然状态砂岩样品峰值应力最大,然后分别为含油砂岩,Pa型砂岩,Pb型砂岩。其原因为Pb型砂岩中所存在的部分孔隙喉道略大于Pa型砂岩,导致在水的作用下,使得这部分孔隙喉道中矿物的溶解或发生反应,而且水对于每个样品的作用程度又有所不同;然而油浸入到岩石中,并未与岩石发生反应,因而饱和度相同时,油对岩石的影响是最小的,也是最稳定的。(4)在围压=9.5MPa、中间主应力=10MPa的条件下,当岩石饱和水时,Pa型砂岩峰值应力相比于天然状态砂岩下降约11.48%,Pb型砂岩下降约16.19%;含油饱和度0.639时,砂岩峰值应力下降约5.28%。当岩石饱和水时,Pa型含水砂岩弹性模量下降约16.80%;当岩石含油饱和度0.639时,砂岩弹性模量下降约11.35%。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE311
【图文】：

技术路线图,表格,真三轴试验,含油砂岩

图 1-1 技术路线图主要工作量）收集和阅读国内外前人相关文献 93 篇，系统的总结了真三轴试验的发展历程状。）在蟠龙地区，完成野外天然岩石采集与切割（规格 100mm×100mm×100mm）筛选出合理岩石，绘制表格 1 个。）完成天然状态砂岩、含水砂岩、含油砂岩真三轴试验共计 119 块。绘制应力图 27 张，力学参数变化图 78 张，表格 5 个。）利用烘干、自然吸水（油）试验，完成样品含水（油）处理，绘制自然吸水（图 10 张，表格 17 个。）针对天然状态砂岩、含水砂岩以及含油砂岩进行综合数据对比分析，绘制应线图 3 张，力学参数变化图 12 张，表格 3 个。

真三轴试验,电液伺服,多功能,岩石

c）电液伺服增压装置 d）计算机控制和处理系统图 2-1 YSZS-2000 多功能电液伺服岩石真三轴试验机样品采集加工为了使实验室试验条件与真实地质环境能尽可能地接近，目前存在一种看法，越大越具有代表性，试验的结果更接近实际情况（傅芳才，1986）。砂岩应满足以下标准：为减少研究中样品的非均质性，本次研究所用岩石应为厚层砂岩，满足块状理、无细小纹层的条件。为进行含不同流体状态下岩石的真三轴力学特性研究，本次研究对象应不含足后期对样品的含水以及含油处理。由于试验试样规格较大，为了适应本次研究所用的 YSZS-2000 型多功能电液真三轴试验机，本次试验所选砂岩的单轴抗压强度不得高于 50MPa，以免后期

【参考文献】