[科学探索]地层压力下降会导致骨架颗粒膨胀吗？ [复制链接]

我是搞岩石力学的，虽然不搞你们的油藏工程，但是觉得你们的力学分析不够严谨。骨架颗粒是非常致密的，就像金属晶格一样，怎么能够有很大的体积变形呢？做过固体材料体积模量测定实验的人都知道，体积模量值很大。比如花岗岩的体积模量（因为其孔隙度很小，可近似看成为花岗岩的骨架）为43.9GPa，其含义是1个MPa的压力差（或压力变化）所产生的体积应变为1/43900=2.779*10-5, 即不到十万分之三的体积变化率，（实际上砂岩骨架的体积模量与花岗岩骨架的体积模量相差不多），那么假设地层压力变化30MPa，其体积变化率还不到千分之一。这就相当于孔隙度变化了千分之一，这对于储量计算几乎可以忽略不计。

wks9998:我是搞岩石力学的，虽然不搞你们的油藏工程，但是觉得你们的力学分析不够严谨。骨架颗粒是非常致密的，就像金属晶格一样，怎么能够有很大的体积变形呢？做过固体材料体积模量测定实验的人都知道，体积模量值很大。比如花岗岩的体积模量（因为其孔隙度很小，可近似看成为花岗岩的骨 .. (2016-03-28 11:15) 

既然如此，考虑骨架颗粒体积膨胀或缩小还有意义吗？

wks9998:我是搞岩石力学的，虽然不搞你们的油藏工程，但是觉得你们的力学分析不够严谨。骨架颗粒是非常致密的，就像金属晶格一样，怎么能够有很大的体积变形呢？做过固体材料体积模量测定实验的人都知道，体积模量值很大。比如花岗岩的体积模量（因为其孔隙度很小，可近似看成为花岗岩的骨 .. (2016-03-28 11:15) 

岩石骨架体积变化很小和岩石体积变化很小，这是两个概念。后者是包含有孔隙体积变化的，通常不一定很小。

wks9998:我是搞岩石力学的，虽然不搞你们的油藏工程，但是觉得你们的力学分析不够严谨。骨架颗粒是非常致密的，就像金属晶格一样，怎么能够有很大的体积变形呢？做过固体材料体积模量测定实验的人都知道，体积模量值很大。比如花岗岩的体积模量（因为其孔隙度很小，可近似看成为花岗岩的骨 .. (2016-03-28 11:15) 

你所说的岩石的体积通常是指岩石的表观体积（包含骨架体积和孔隙体积两部分）。

wks9998:岩石骨架体积变化很小和岩石体积变化很小，这是两个概念。后者是包含有孔隙体积变化的，通常不一定很小。 (2016-03-28 11:26) 

看来，你把骨架体积不变和骨架不变形，两个概念混淆了。举个例子一个实心球形岩石骨架，假设在中心形成了一个球形的空洞。假设其骨架体积不变，则其表观体积会增大，增大量就是其中间的球形空洞。

wks9998:看来，你把骨架体积不变和骨架不变形，两个概念混淆了。举个例子一个实心球形岩石骨架，假设在中心形成了一个球形的空洞。假设其骨架体积不变，则其表观体积会增大，增大量就是其中间的球形空洞。 (2016-03-28 11:52) 

什么叫随便啊？？为了抓主要矛盾，简化问题，因为孔隙体积变化远远大于骨架体积变化，所以暂时忽略骨架体积变化，这是你们经常采用的所谓科学方法。我也做过实验证实了这一事实。怎么能叫随便呢？？

即使骨架体积不变，孔隙体积也可以变，压实作用是不是就这样。

学习！

wks9998:什么叫随便啊？？为了抓主要矛盾，简化问题，因为孔隙体积变化远远大于骨架体积变化，所以暂时忽略骨架体积变化，这是你们经常采用的所谓科学方法。我也做过实验证实了这一事实。怎么能叫随便呢？？ (2016-03-28 15:26) 

这种讨论方式太费劲。根据我的实验结果，30个MPa的外压（或均匀围压）的变化，孔隙导致的体积变化率约为百分之一（当然是表观体积减小），而骨架体积变化率很小，大约为千分之一（当然也是表观体积减小）。如果增加内压（或孔隙压力），结果应该会反过来，但是这个实验不太好做，目前还没有做。

        “如果降低内压骨架颗粒会膨胀的话，上海、西安等城市因开采地下水，地表应该上升而不是下沉。实际情况并非如此，可见岩石的变形机制并非如许多教材中所讲的那样”~~~这个比喻很不恰当，城市因开采地下水，导致水位下降，充其量也就几十米，地层压力减少也就0.2-0.3MP，也对岩石颗粒体积的影响相当有限。即使地表上升了，会有能有几豪米吗？能观测的到吗？
        还是以过度开采地下水为例，外压不变，内压减少，颗粒的力的平衡受到破坏，颗粒有可能通过纵向上的变形或重排建立新的平衡，孔隙度降低(根据物质守恒，孔隙内水的体积减少了，孔隙体积或孔隙度势必会降低)，纵向上会压缩，地层厚度减小，地面沉降。