岩石力学参数物理意义.ppt

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1、岩石力学参数及其物理意义1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。岩石力学参数弹性模量压裂相关参数泊松比剪切模量杨氏模量体积模量径向应力周向应力抗剪强度抗张强度抗压强度裂缝指示斯仑贝谢比出砂指数岩层固有抗切强度坍塌压力破裂压力多种方法计算岩石力学参数岩石力学参数计算技术2阵列声波处理---岩石力学参数成果图3（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

2、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4横向相对压缩与纵向相对伸长之比泊松比5（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，

3、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θ称为“剪切应变”，相应的力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)/θ6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7（3）杨氏模量：拉伸应力（法向应

4、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”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=(F/A)/(dL/L)8张应力与张应变之比，它度量岩石的抗张能力杨

5、氏模量9（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)10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11泊松比体积模量杨氏模量切变模量R=ρ﹡（1/∆tp2-2/∆ts2）拉梅系数假定岩石为均匀、各向同性的弹性体动态弹性模量的计算方法12（

6、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=ρmH/10（ρm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）13（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=ρ(H)H/10，（ρ(H)为H深时的上覆岩层平均密度，由密度测井曲线得到）α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，α=B/Bm。14（3）抗剪强度：指岩

7、石能承受周向压应力的大小。对于脆性储层分析其张性破裂要确定抗张强度；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τT处在（0-τS），岩层最大抗张强度，可看作岩层固有抗切强度。15（4）单轴抗压强度：（5）岩层固有抗切强度：16（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B≥3（即3×106磅/英寸）时，则在正常压力下采油时，不会出砂；当2≤B＜3时，油层会出少量砂子

8、；当B＜2时，油层会出较多砂子。17（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稳定性。18（8）裂缝指示：由于σ越大表示岩石弹性越小或塑性越大，岩石容易断裂或压裂。σ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。19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