Определение механических свойств песчаника неразрушающим методом
- 1 — Университет науки и технологии AGH, факультет бурения, нефти и газа, Краков, Польша
- 2 — Университет науки и технологии AGH, факультет бурения, нефти и газа, Краков, Польша
- 3 — Институт-обсерватория геофизики Антананариву, Антананариву, Мадагаскар
Аннотация
Понимание физико-механических свойств горных пород считается важным в бурении, геотехнике и строительстве. Осведомленность об этих параметрах породы помогает, например, избежать или минимизировать нестабильность зоны вокруг ствола скважины во время бурения. Лабораторный эксперимент по изучению этих параметров может быть выполнен двумя различными методами: статическим, когда образец разрушается после испытания, и динамическим, известным как неразрушающий метод. Неразрушающий метод с использованием ультразвуковых волн в серии различных условий напряжения, начиная с 7 до 56 МПа с шагом в 7 МПа, был использован для характеристики механических свойств сухого песчаника из Збилутова при 20 и 80 °C. Скорость первичных и вторичных волн в этих диапазонах была записана для определения изменения механических свойств. Результаты показали, что модуль Юнга, объемный модуль, модуль сдвига и постоянная Ламе песчаника из Збилутова имеют положительную корреляцию с хорошим коэффициентом и увеличенным напряжением, в то время как коэффициент Пуассона показал отрицательную корреляцию. Кроме того, влияние температуры на параметры породы подтверждается уменьшением скорости первичной волны в двух разных диапазонах температур. Такие результаты необходимы при подготовке бурового раствора соответствующей плотности для бурения, что влияет на нестабильность ствола скважины.
Литература
- Bailin W. Boit's Effective Stress Coefficient Evaluation: Static and Dynamic Approaches. ISRM International Symposium – 2nd Asian Rock Mechanics Symposium. International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering. 2001.
- Baoping L., Hongzhi B. Advances in calculation methods for rock mechanics parameters. Petroleum Drilling Techniques. 2005. Vol. 33. N 5, p. 44.
- Chang C., Zoback M.D., Khaksar A. Empirical relations between rock strength and physical properties in sedimentary rocks. Journal of Petroleum Science and Engineering. 2006. Vol. 51. N 3-4, p. 223-237.
- Cheng C.H., Toksöz M.N. Inversion of seismic velocities for the pore aspect ratio spectrum of a rock. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1979. Vol. 84. Iss. B13, p. 7533-7543.
- Fjar E., Holt R.M., Raaen A.M., Risnes R., Horsrud P. Petroleum related rock mechanics. Elsevier. 2008. Vol. 53, p. 514.
- Han D., Peng S. Investigation and future research strategy on engineering disasters induced by coal mining at deep depth in China coal industry. China Coal. 2002. Vol. 28. N 2, p. 5-9.
- Hellwege K-H. Physical properties of rocks: Berlin-Heiddberg. Springer-Verlag. 1982. Vol. 1, p. 476.
- Guo J., Liu Y. A comprehensive model for simulating fracturing fluid leakoff in natural fractures. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2014. Vol. 21, p. 977-985.
- Mavko G., Mukerji T., Dvorkin J. Rock physics handbook-Tools for seismic analysis in porous media. Cambridge University Press. 2009, p. 524. DOI: 1017/СВ09780511626753
- Rajaoalison, H., Knez, D., Zlotkowski, A. Changes of dynamic mechanical properties of brine-saturated Istebna sandstone under action of temperature and stress. Przemysl Chemiczny. 2019. Vol. 98. N 5, p. 801-804.
- Ranjbar-Karami R., Shiri M. A modified fuzzy inference system for estimation of the static rock elastic properties: A case study from the Kangan and Dalan gas reservoirs, South Pars gas field, the Persian Gulf. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2014. Vol. 21, p. 962-976.
- Rao M.V.M.S., Prasanna Lakshmi K.J. Shear wave propagation in rocks and other lossy media: An experimental study. Curr. Sci. 2003. Vol. 85. N 8, p. 1221-1225.
- Toksöz M.N., Cheng C.H., Timur A. Velocities of seismic waves in porous rocks. Geophysics. 1976, Vol. 41(4), p.621-645.
- Zhang J.J., Bentley L.R. Change of bulk and shear moduli of dry sandstone with effective pressure and temperature. CREWES Res Rep. 1999. Vol. 11, p. 1-16.
- Walsh J.B. The effect of cracks on the compressibility of rock. Journal of Geophysical Research. 1965, Vol. 70(2), p. 381-389.
- Xu H., Zhou W., Xie R., Da L., Xiao C., Shan Y. and Zhang H. Characterization of rock mechanical properties using lab tests and numerical interpretation model of well logs. Mathematical Problems in Engineering. 2016. Vol. 5. DOI: 10:1155/2016/5967159
- Yuming S. and Guowei L. Experimental study on dynamic and static mechanics parameters of rocks under formation conditions. Journal of Chengdu University of Technology. 2000, Vol. 27. N 3, p.249-253.