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1、1,岩石力学参数及其物理意义,2,利用阵列声波测井等资料能够提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等较为准确的岩石力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。,岩石力学参数计算技术,3,阵列声波处理-岩石力学参数成果图,4,（1）泊松比：弹性体只受法向应力作用时，横向缩短和纵向伸长的比值（又称横向压缩系数），表示材料力学的一个重要参数。无量纲，对任何材料在0-0.5之间。泊松比越大，表示弹性越小，塑性越大，岩石容易断裂或压裂。而泥岩泊松比大，表示塑性大，易变形。一杆受拉伸时，其轴向伸长伴随着横向收缩(反之亦然)，而横向应变 e 与轴向应
2、变 e 之比称为泊松比 V。材料的泊松比一般通过试验方法测定。可以这样记忆：空气的泊松比为0，水的泊松比为0.5，中间的可以推出。,（一）弹性模量的基本确定,5,横向相对压缩与纵向相对伸长之比,泊松比,6,（2）剪切模量（切变模量）：弹性体在剪切较强的作用下，发生剪切形变，同时产生剪切应力。产生单位角应变时相应剪切应力的数值，称为剪切模量。剪切模量是度量岩石抗切能力的重要的力学参数，是岩石切变弹性强弱的标志。其数值大小表示在剪切较强的作用下，弹性体发生剪切形变的难易程度。剪切应变剪切模量 对一块弹性体施加一个侧向的力f（通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的角度称为“剪切应变”，相
3、应的力f除以受力面积S称为“剪切应力”。剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=(f/A)/,7,所加剪切应力与切变角之比，它度量岩石的抗剪强度,切变模量,8,（3）杨氏模量：拉伸应力（法向应力）和同方向上的相对伸长（沿法向应力方向的应变）的比值。其意义为弹性体发生单位线应变时，弹性体产生的应力大小。它是度量岩石的抗张应力大小的，是岩石张变弹性强弱的标志。该值大小表示弹性体或弹性材料在外力作用下变形的难易程度，是材料弹性力学性质的一个重要参数，其量纲和应力相同。“线应变”-杨氏模量；对一根细杆施加一个拉力F，这个拉力除以杆的截面积A，称为“线应力”，杆的伸长量dL除以原长L，称为“线应变”。线应
4、力除以线应变就等于杨氏模量E=(F/A)/(dL/L),9,张应力与张应变之比，它度量岩石的抗张能力,杨氏模量,10,（4）体积模量：弹性体受均匀静压力时，所加静压力和体应变的比值。用它来度量岩石的抗压应力。体积应变体积模量:对弹性体施加一个整体的压强p，这个压强称为“体积应力”，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量:K=P/(-dV/V),11,岩石受均匀静压力时，所加应力与体积应变比值，它度量岩石的抗压能力,体积模量,12,泊松比,体积模量,杨氏模量,切变模量,R=（1/tp2-2/ts2）,拉梅系数,假定岩石为均匀、各向同性的弹
5、性体,动态弹性模量的计算方法,13,（二）压裂相关参数的基本确定（1）径向应力（ESRA）：指岩石受到径向张应力的大小。,式中：Pm为泥浆柱压力，Pm=mH/10（m为泥浆比重，H为储层中部深度）Pp为孔隙流体压力Pm=GH+C，（G、C为孔隙流体压力梯度和常数，地区经验参数）,14,（2）周向应力（ESTA）：指岩石受到周向压应力的大小。,式中：PO为上覆压力PO=(H)H/10，（(H)为H深时的上覆岩层平均密度，由密度测井曲线得到）为孔隙流体压力对各应力的贡献，与岩层体积压缩系数、骨架压缩系数有关，=B/Bm。,15,（3）抗剪强度：指岩石能承受周向压应力的大小。对于脆性储层分析其张性破
6、裂要确定抗张强度；而对于岩性疏松的储层，要考察其切变破裂采油出砂，先要确定岩层抗切强度。一般根据目的层岩性和弹性模量给出经验值。（4）抗张强度：指岩石能承受径向张应力的大小。抗张强度T处在（0-S），岩层最大抗张强度，可看作岩层固有抗切强度。,16,（4）单轴抗压强度：（5）岩层固有抗切强度：,17,（6）出砂指数：B大说明岩石强度大，稳定性好。经验表明当含油砂岩的B3（即3106磅/英寸）时，则在正常压力下采油时，不会出砂；当2B3时，油层会出少量砂子；当B2时，油层会出较多砂子。,18,（7）斯仑贝谢比：当R大时，说明岩石强度大，稳定性好，不易变形和出砂。比出砂指数能更好地估计岩石的强度和
7、稳定性。,19,（8）裂缝指示：由于越大表示岩石弹性越小或塑性越大，岩石容易断裂或压裂。越大，FI越大。在碳酸盐岩裂缝段，FI很大；但在泥岩段FI也很大，这时因为泥岩塑性大，不是因为裂缝发育。,20,岩层自然破裂时的井柱压力。当井柱压力增大时，周向压性应力变为周向张性应力，对于脆性砂岩、微裂隙岩层就有可能发生自然破裂，钻井时泥浆会发生漏失现象。由此，还可以计算泥浆比重极限值（m1=P1H/10）。,（9）坍塌压力：,21,岩层被成功压裂开的井柱压力。已知岩层抗压强度大于抗张强度，当井柱压力增大，使周向法应力为岩层最大抗张强度时，储层被成功压裂开。这时的井柱压力为破裂压力，并由此计算破裂压力梯度
8、。其中max=S,（10）破裂压力：,22,利用阵列声波测井等资料能够提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等较为准确的岩石力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。,岩心破裂压力与测井解释数据的比较,分析数据,测井数据,破裂压力，MPa,样品数,岩石力学参数计算技术,煤层及顶底板岩石力学分析技术,23,Z30井3#、15#煤层多极振列声波处理成果图,煤层及顶底板岩石力学分析技术,24,煤层的弹性模量（泊松比、杨氏模量、剪切模量、体积模量）值都较低，抗剪强度、破裂压力也较低，说明煤层的机械强度弱，地层脆而软，既易压性破裂，又易张性破损
9、，井眼极易坍落，易引起钻井作业中的煤层破碎、掉块、井壁垮塌。,弹性模量,与压裂相关参数,阵列声波解释-岩石力学参数计算,煤层及顶底板岩石力学分析技术,25,阵列声波解释-岩石力学参数计算,煤层顶底板岩石力学参数表,煤层及顶底板岩石力学分析技术,26,泊松比-杨氏模量交会图,剪切模量与体积模量交会图,破裂压力梯度与坍塌压力梯度交会图,破裂压力梯度-抗剪强度交会图,煤层及顶底板岩石力学分析技术,27,泊松比、杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度低，破裂压力梯度小，坍塌压力梯度大，即易张性破裂又易压性破裂，井眼易坍塌。,泊松比值大，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度较低，破裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较低，岩石可塑性强。,泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度较大，破裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较小，岩石弹性强。,泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度大，破裂压力梯度大，坍塌压力梯度小，岩石弹性最强，不易形变。,煤层特征,泥岩特征,砂岩特征,灰岩特征,煤层及顶底板岩石力学分析技术,28,杨氏模量与体积密度交会图,煤质变差,体积模量与体积密度交会图,剪切模量-体积密度交会图,煤质变差,煤质越好，基本模量越低,煤层及顶底板岩石力学分析技术,29,阵列声波解释-岩石力学参数计算,煤层及顶底板岩石力学分析技术,30,汇报结束请领导指正谢谢！,
