[發明專利]一種應用于測量巖石有效應力系數的方法

有效

• 申請號: 201710947249.7
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107941619B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 胡大偉;丁長棟;周輝;張傳慶;盧景景;楊凡杰;朱勇;高陽;魏天宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明提供一種應用于測量巖石有效應力系數的方法，屬于測量技術領域。所述方法包括:對目標樣品進行排水加載，使目標樣品處于靜水壓力狀態；對目標樣品進行壓力加載，依據所獲得目標樣品的軸向變形量、目標樣品的橫向變形量、目標樣品的直徑和目標樣品的高度，來獲得目標樣品的體積應變量；獲得目標樣品的靜水壓力；依據靜水壓力和體積應變量，獲得目標樣品的體積壓縮模量；對目標樣品進行孔隙力加載，獲得進行孔隙力加載之后的體積應變量；依據進行孔隙力加載之后的體積應變量，獲得目標樣品的耦合參數；依據體積壓縮模量和耦合參數，獲得有效應力系數。本發明達到提高有效應力系數的計算精度，簡化了實驗操作步驟的技術效果。

技術領域

本發明屬于測量技術領域，特別涉及一種應用于測量巖石有效應力系數的方法。

背景技術

對于有效應力中的Biot系數，即有效應力系數而言，有效應力系數是評價儲層巖石的重要指標，對于研究儲層巖石流固耦合機制尤為重要。有效應力是指土壤在荷載作用下，通過粒間接觸面傳遞的平均法向應力，又叫粒間應力；會引起土體的變形和決定土的抗剪強度；土體的有效應力越大，其抗剪強度也越大。產生有效應力的原因主要有土體的重力作用和附加應力作用等。有效應力在二氧化碳地質封存、核廢料地下處置以及油氣資源開發過程中有著重要的應用。

在現有技術書，測量有效應力系數的常用方法是基于巖芯滲透率變化的Cross-plotting方法，通過獲得恒定圍壓作用下，滲透率隨孔隙力變化的關系曲線。取一系列滲透率作為參考值，來得到圍壓與孔隙力值的組合，圍壓與孔隙力值的線性關系的斜率即為有效應力系數。由于Cross-plotting方法主要適用于低滲透性巖石，并且假定在滲透率相同的條件下具有相同的有效應力系數，再運用圖表線性擬合得到有效應力系數，所以Cross-plotting方法存在計算結果的精確性較差。

這就使得測量有效應力系數的現有技術中，存在計算結果精度較差，測量步驟復雜的技術缺陷。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是在現有的測量有效應力系數技術中，存在計算結果精度較差，測量步驟復雜的技術缺陷。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種應用于測量巖石有效應力系數的方法，所述方法包括：對目標樣品進行排水加載，使所述目標樣品處于靜水壓力狀態；對所述目標樣品進行壓力加載，獲得所述目標樣品的軸向變形量、所述目標樣品的橫向變形量、所述目標樣品的直徑和所述目標樣品的高度；依據所述軸向變形量、所述橫向變形量、所述直徑和所述高度，獲得所述目標樣品的體積應變量；獲得所述目標樣品的靜水壓力；依據所述靜水壓力和所述體積應變量，獲得所述目標樣品的體積壓縮模量；對所述目標樣品進行孔隙力加載，獲得所述進行孔隙力加載之后的體積應變量；依據所述進行孔隙力加載之后的體積應變量，獲得所述目標樣品的耦合參數；依據所述體積壓縮模量和所述耦合參數，獲得所述有效應力系數。

進一步地，所述應用于測量巖石有效應力系數的方法包括：所述目標樣品是圓柱形巖石，所述目標樣品的直徑是50mm，所述目標樣品的高度是100mm。

進一步地，所述所述對目標樣品進行排水加載包括：調節所述目標樣品的孔隙力，使所述孔隙力為零。

進一步地，所述依據所述軸向變形量和所述橫向變形量，獲得所述目標樣品的體積應變量包括：所述軸向變形量是L；所述橫向變形量是D；所述目標樣品的高度是L₀；所述目標樣品的直徑是D₀；所述目標樣品的第一應變量是ε₁；所述目標樣品的第二應變量是ε₂；所述第一應變量依據公式ε₁＝L/L₀計算；所述第二應變量依據公式ε₂＝D/D₀獲得。

進一步地，所述依據所述靜水壓力和所述體積應變量，獲得所述目標樣品的體積壓縮模量包括：將所述靜水壓力和所述體積應變量形成散點圖；分析所述散點圖，根據所述體積應變量的線性關系，獲得所述目標樣品的體積壓縮模量。