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[科学探索]岩心分析过程存在塑性变形吗? [复制链接]

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在线cllipe
 
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只看楼主 倒序阅读 使用道具 0楼 发表于: 2008-05-06 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
— 本帖被 cllipe 执行提前操作(2023-07-02) —
●李传亮

当进行储层岩石的应力敏感分析时,经常观察到的实验现象是,加载过程岩心的渗透率不断降低,而卸载过程渗透率则有所恢复,但却恢复不到加载之初的渗透率水平,渗透率受到了永久性的损失。人们把这一现象,归因于加载过程中岩石出现的塑性变形所致。其实,这是对岩石力学的一种误解,岩心分析过程中不存在塑性变形,只存在可以恢复的弹性变形。

按照固体力学的理论,若材料的受力在弹性极限范围内,材料只产生弹性变形,即材料产生的变形是可以完全恢复的。若材料的受力超过了弹性极限,材料就会产生塑性变形,即产生不可恢复的永久性变形。但是,材料的卸载过程只产生弹性变形,而不产生塑性变形。若卸载后再加载,只要加载应力没有超过前期受到的最大应力,材料也不会出现塑性变形,而只会产生弹性变形。

储层岩石在地下受到了巨大的地应力作用,把岩心取到地面,实际上是岩心的卸载过程,在室内进行应力敏感分析的过程,实际上是岩心的再加载过程。由于室内岩心的加载应力,远小于岩心在地下时受到的地应力,因此,不应该出现所谓的塑性变形。

但是,室内实验为何观察到了卸载过程的渗透率没有恢复到加载之初的渗透率水平呢?这就是由于岩心的表皮效应所致。在进行应力敏感分析时,是把岩心放入塑料封套之中的。不论如何打磨岩心,其表面都存在一些凸凹不平之处,放入岩心封套之后,岩心与封套之间就形成一些微间隙。当对岩心加载时,微间隙就会产生较大的变形(包括一部分塑性变形),而卸载时,微间隙的变形却不能完全恢复。因此,实验观察到的所谓塑性变形,实际上是岩心封套的,而不是岩石本身的,岩石本身不存在塑性变形。岩心封套的塑性变形,让人们误认为是岩石本身产生了塑性变形,这样就会错误地指导油藏的生产实践。

附件: 岩石应力敏感曲线机制分析-李传亮.pdf (231 K) 下载次数:12 ,你所在用户组没有附件下载权限 VIP会员免积分下载
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离线zjm
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只看该作者 1楼 发表于: 2008-05-08 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
崇拜李教授。分析至微
离线zjm
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只看该作者 2楼 发表于: 2008-05-08 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
上次我们进行了 有孔压的岩心三轴力学试验,我也问是否胶套内的间隙会影响孔隙压力的作用,但是试验老师讲的是围压大于孔压,不存在岩心与胶套之间的缝隙问题,请问李教授怎么看啊。

楼主留言:

微间隙很小,用肉眼很难看见。只要岩心有孔隙,岩心与封套之间就存在微间隙。由于围压大于孔压,所以微间隙才不断被压缩,其中的一部分压缩变形为塑料变形。压力越大,变形量就越大。微间隙发生变化,致使测量的渗透率也随之发生变化。岩心与封套之间不存在微间隙的说法是不正确的。

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笑韵 财富 +10 鼓励积极交流讨论 2008-05-08
离线zjm
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只看该作者 3楼 发表于: 2008-05-09 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
我以前在考虑这个问题的时候也许有些过分重视了间隙的问题, 当然间隙肯定是存在的。
重要的问题是间隙存在的程度究竟又多大,其产生的渗透贡献 和 岩石骨架贡献对比是一种什么状态。
在什么条件下才能让其贡献可以忽略,不影响渗透率或 岩石压缩系数等参数测定。
李教授是怎样看待这类实验及其存在问题、改进方法的呢。

楼主留言:

微间隙对实验结果的影响有多大,分析一下实验结果便可知道。
因为微间隙的存在,岩石压缩系数的测量结果出现了逻辑反转的现象,即岩石越疏松,孔隙度越大,压缩系数反而越小,岩石越难以压缩(Hall图版),对于低渗透岩石,压缩系数甚至超过了气体,实验结果荒唐至极。
由于微间隙的存在,应力敏感的测试结果也出现了逻辑反转,即岩石越致密,渗透率越低,应力敏感性越强,疏松的高渗透岩石反而对应力不敏感。实际的情况是,疏松的地层容易产生应力敏感,如上海、西安等地因开采地下水而出现地表下沉的现象,低渗透油气藏的开采从未出现过类似

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笑韵 财富 +10 鼓励积极交流讨论 2008-05-09
离线苦雨孤鸿
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只看该作者 4楼 发表于: 2010-05-25 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 楼主(cllipe) 的帖子
李教授,您好!
  我很赞同你的这一观点,上一次我听我们学校石工的一个教授的讲座,她在讲到应力敏感性时,仍然将未恢复的部分归结为岩石的塑性部分,看来这种看法在石油工程界已经根深蒂固了,呵呵!对了我是华东石油的的一名在读的力学研究生。
  我也拜读了您的“岩石应力敏感曲线机制分析“ 一文 ,你是从材料受简单拉伸的力学特性上阐述在实验过程中岩石不可能再次发生屈服的;因为现场和实验中岩石的受力状态是很复杂的,我觉得是不是更应该从复杂应力状态入手,将屈服空间和屈服函数引入,具体定量的来说明这一现象,这样更加令人信服!
  不知道这一想法可不可行,请李教授指教!

楼主留言:

1、一维应力状态比三维应力状态更容易屈服,若一维应力状态没有屈服,三维更难以屈服;
2、岩石在地下受到的应力状态很复杂,应力数值也很大,而实验室受到的应力却很小,远没有达到地下的应力值,而且也是三维应力状态,因此,实验室不可能出现塑形变形;
3、油藏工程领域的专家们对固体力学缺乏基本的了解,只会对实验现象胡乱分析,若岩石在很小的实验应力下就产生了塑形变形,岩石不成了塑性材料了吗?

离线苦雨孤鸿
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只看该作者 5楼 发表于: 2010-05-25 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
回 楼主(cllipe) 的帖子
谢谢李教授的解释!
   这么简单的道理为什么工程界不改正呢?
   再问一下,不知国外对这一现象是如何解释的,国外技术先进,应该认识比较透彻吧?

楼主留言:

1、从前没有认识到,以后会慢慢改了,因为专家们不好意思继续错下去了,^_^
2、国外的与国内的差不多,因为实验仪器是一样的,只是国内研究的比较疯狂,至少国外的商业化软件中都没考虑这种东西;
3、只有浅层疏松高渗透储层岩石才可能产生塑性变形(结构变形),深层致密低渗透储层岩石只可能产生弹性变形(本体变形)。

离线苦雨孤鸿
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只看该作者 6楼 发表于: 2010-05-25 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
受益匪浅啊,谢谢!
离线851014lili
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只看该作者 7楼 发表于: 2010-11-04 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
李老师,我想请教下,在压裂的时候,致密岩石会产生塑性变形? 致密砂岩产生塑性变形的压力大概是多少?通过给岩心柱加围压能模拟压裂缝附近地层岩石的应力敏感?

楼主留言:

1、裂缝本身就是塑性变形;
2、致密岩石产生塑性变形的压力是多大?这要看是压缩还是拉伸了,压裂属于拉伸变形,容易产生塑性变形,若是压缩,至少得超过岩石在地下受到的应力数值,才可能产生塑性变形;
3、岩心加围岩能模拟地下的应力敏感,但是压缩产生的应力敏感极其微弱,基本可以忽略不计。

离线851014lili
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只看该作者 8楼 发表于: 2010-11-06 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
谢谢李老师的解答
离线爱你壮壮
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只看该作者 9楼 发表于: 2012-08-28 | 石油求职招聘就上: 阿果石油英才网
学习,学习!!

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