岩土力学,我们要来“搞懂”你

近日,分公司顺北油气管理部主任张宁及工程院完井测试所技术人员到中国科学院武汉岩土力学研究所进行了调研学习。目前顺北油气田在开发过程中钻遇志留系破碎带,导致多井钻井停滞,甚至封井,迫切需要明确碳酸盐岩断溶体储层岩石力学特征与应用的技术方法,为制定顺北油气田开发方案提供重要依据。

中科院武汉岩土力学所(以下简称武汉岩土所)是专门从事岩土力学基础与应用研究、以工程应用背景为特征的综合性研究机构。通过实地调研,工程测试技术人员了解到,力学实验分为三向轴与真三向轴两部分进行。下面就跟小编一起,去现场了解一下岩石力学实验的具体情况。

三轴实验

实验机采用伺服电机和滚珠丝械加载系统,主要用于开展岩石的单轴及三轴压缩试验、流变试验,控制系统采用全数字伺服测控器,通过试验力和变形进行控制。该实验为三轴实验,实际上为轴向和径向两个方向的力学试验。

顺北岩石样品放入伺服机中,加压后进行轴向和径向参数录取,判断形变方向和程度。

该实验包括垂直和水平方向加载系统,可以进行多种力学试验,包括拉伸及压缩剪切试验,目的在于能够进行不同岩石的拉伸和压缩,为建立更为精确完善的岩石力学模型提供试验数据。

顺北岩石样品在该实验中主要用于提供岩石在不同法向拉力、压力作用下的强度参数,得到岩石受到的加载力、加载时间和位移等各项参数,改进后期工程措施时的强度准则。

本系统由控制系统、油源、轴压系统、围压系统、渗流系统、温度系统六个部分及各种传感器组成。传感器部分又包括位移、载荷、压力、温度等专业测量元件。

真三轴试验

该系统用于测试岩石在三个轴独立加载下的变形与破坏特征,其采用横置边式对称加载结构和多级轨道设计,辅之或升降的试样定位装置,配合高刚度加载快速响应伺服控制系统。

该设备主要有轴压系统、侧向压力系统、孔隙水系统、加温系统、微机控制系统等五大部分组成。可进行单轴、三轴应变应力全过程及高温三轴压缩实验。

该仪器的性能参数最接近顺北地区实际井况,高温、高压及断裂造成的岩石力学变化。实验难度高,过程复杂。

该设备主要用于岩石材料的力学性能实验,可以完成单轴压缩、拉伸、三轴压缩和剪切等多种岩石力学实验。有多种控制参量,四种加载波形及多种控制方式。

顺北地区的岩石样品正在该系统进行试验,通过试验,模拟酸压条件下岩石破裂需要的各类参数。

顺北岩石实验

地表露头的大块灰岩岩样,进行高压真三向轴实验,图中右侧岩样实验后有明显裂缝。

在圆柱形灰岩上人工模拟井筒,进行温度-压力-渗流耦合实验,样品上出现不规则裂缝。

一块未进行压裂实验的圆柱形样本上,存在天然裂缝。后续将进行三轴加压试验判断天然裂缝有无变化。

您可能还会对下面的文章感兴趣: