[發(fā)明專利]一種基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410320028.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN104089823A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申潁浩;葛洪魁;欒國(guó)華;王小瓊;楊柳;李曹雄;任凱;陳浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N3/12
• 分類號(hào): G01N3/12;G01N15/08
• 代理公司: 北京馳納智財(cái)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11367
• 代理人: 孫海波;郭平平

1.一種基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其按照先后順序包括以下步驟：

(1)在同一巖石的同一方向上選取巖心，并測(cè)定巖心的物理性質(zhì)參數(shù)；

(2)將巖心抽真空飽和流體，留取其中一個(gè)飽和巖心備用，剩余的飽和巖心在維持孔隙壓力為室壓的情況下，逐漸增加三軸圍壓，測(cè)定加壓過程中由于孔隙體積減小而排出的流體體積，確定巖石孔隙壓縮系數(shù)C_p；

(3)根據(jù)巖石骨架承受的有效應(yīng)力的計(jì)算公式，當(dāng)孔隙壓力為室壓時(shí)，巖心的有效應(yīng)力σ_eff為巖心的圍壓，整理步驟(2)中確定的不同圍壓下巖石孔隙壓縮系數(shù)C_p的數(shù)據(jù)，確定巖心有效應(yīng)力σ_eff與巖石孔隙壓縮系數(shù)C_p的擬合函數(shù)；

(4)利用覆壓孔隙度測(cè)試裝置測(cè)量步驟(2)中留取備用的一個(gè)飽和巖心的孔隙壓力恒定值P_c和增加圍壓后的孔隙壓力值P_c-add；

(5)根據(jù)步驟(4)中測(cè)量的巖心孔隙壓力的增量確定巖石骨架壓縮后巖心孔隙體積的減小量ΔV_add；

(6)根據(jù)巖石骨架承受的有效應(yīng)力的計(jì)算公式，假設(shè)不同的有效應(yīng)力系數(shù)η_i，則對(duì)應(yīng)不同的有效應(yīng)力σ_eff-i，再根據(jù)步驟(3)的擬合函數(shù)確定巖石孔隙壓縮系數(shù)C_pi，其中i＝(0,1,2…n)；

(7)根據(jù)巖石孔隙壓縮系數(shù)的計(jì)算公式，確定不同的孔隙壓縮系數(shù)C_pi對(duì)應(yīng)的孔隙體積的減小量ΔV_i，其中i＝(0,1,2…n)；

(8)比較步驟(5)與步驟(7)中巖心孔隙體積的減小量，確定二者之間的誤差δ_i＝ΔV_add-ΔV_i，其中i＝(0,1,2…n)；

(9)設(shè)置有效應(yīng)力系數(shù)迭代增量Δη，執(zhí)行i＝i+1和η_i+1＝η_i+Δη操作，其中i＝(0,1,2…n)；

(10)重復(fù)步驟(6)-(9)，判斷當(dāng)δ_i+1×δ_i＜0，i＝(0,1,2…n)，則終止計(jì)算，確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)為η_n。

2.如權(quán)利要求1所述的基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，選取的巖心數(shù)量至少為兩個(gè)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟(1)中，選取的巖心的物理性質(zhì)相近，所述物理性質(zhì)參數(shù)包括滲透率和孔隙度。

4.如權(quán)利要求1所述的基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，巖石孔隙壓縮系數(shù)的計(jì)算公式為

式中，C_p—巖石孔隙壓縮系數(shù)，MPa^-1；

V_p—巖石孔隙體積，cm³；

ΔV—圍壓變化時(shí)骨架變形排出的孔隙流體體積，cm³；

ΔP—圍壓變化量，MPa。

5.如權(quán)利要求4所述的基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟(2)中，三軸圍壓增加的次數(shù)至少為三次。

6.如權(quán)利要求1所述的基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟(3)和步驟(6)中，巖石骨架承受的有效應(yīng)力的計(jì)算公式為σ＝σ_eff+ηP，

式中，σ—多孔介質(zhì)巖石的上覆應(yīng)力，Mpa；

σ_eff—多孔介質(zhì)巖石骨架承受的有效應(yīng)力，Mpa；

P—多孔介質(zhì)巖石的孔隙流體壓力，Mpa；

η—多孔介質(zhì)巖石的有效應(yīng)力系數(shù)。

7.如權(quán)利要求6所述的基于孔隙壓縮實(shí)驗(yàn)確定巖石有效應(yīng)力系數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟(3)中，巖心有效應(yīng)力與巖石孔隙壓縮系數(shù)的擬合函數(shù)為C_p＝f(σ_eff)。