8.1.1 基本岩石力学参数在线视频

同学们好

本章开始我们学习

油井增产措施中

非常重要的一项技术

水力压裂

水力压裂是将高于

地层破裂压力的压力液

注入井下

在地层中压开一条高导流的裂缝

从而提高油井导通能力的一项措施

首先我们在本节中

学习基本的岩石力学参数

首先我们先看一下应力

单位面积上的内力我们称为应力

也就是将力比上它作用的面积

我们得到了应力

这是岩石力学里面的一个基本的概念

第二个概念是杨氏模量

杨氏模量它描述的是

固体材料抵抗形变能力的一个物理量

在物体的弹性限度范围内

应力与应变是成正比的

那么应力和应变的比值

我们就称为材料的杨氏模量

我们来看这个示意图

这个固体材料

在受到外力作用的情况之下

比如受到一个压力的作用

它有一个形变

那么这时候的应力与应变

我们做一个比值就得到了

这个材料的杨氏模量

做到一个坐标下

我们看纵坐标是它的应力

横坐标是它的形变

我们得到一个线性的一根直线

这条直线的斜率就是所对应的杨氏模量

我们看到斜率越大

意味着杨氏模量也就越大

而杨氏模量越大

说明这个材料越难被形变

也就是它越坚硬

杨氏模量一般情况之下

在裂缝张开的时候

我们在考虑裂缝宽度大小的时候

会要用到杨氏模量这个物理量

如果越坚硬的岩石张开裂缝

缝宽就要相对小一些

第三个概念叫泊松比

泊松比它代表的是材料在受到单向

受拉或受压的情况之下

横向的应变与轴向应变之间的一个比值

当然是绝对值的比值

泊松比也称为横向的变形系数

它反映的是材料横向变形的一个弹性常数

我们来看这个示意图

如果这个材料受到

一个压应力的作用

那么在轴向上 它有一个压缩

而在横向上 相对应的横向

也就是径向方向 它有一个直径的增加

那么横向的直径增加

和轴对称的长度的压缩

它的比值我们就称为泊松比

一般我们在考虑地应力里面

垂向应力转化为横向应力的时候

要用到这个物理量

最后一个我们介绍一下毕奥特常数

毕奥特常数 也叫做应力系数

它是用来确定孔隙压力

对岩石变形的影响

毕奥特常数是用这个表达式来计算的

用1减去Cr比上Cb

其中Cr是基质岩石骨架的压缩系数

Cb是指的整个岩石整体的一个压缩系数

包括了岩石的骨架

也包括了骨架之间的孔隙

在这样一个式子里面

利用毕奥特常数 可以将孔隙内的压力

能够转化为有效的应力

怎么来理解这样的一个概念

我们来看一下这个示意图

在受到地层的地应力作用

之下的一个储层

储层里面的骨架以及骨架之间的孔隙

在孔隙压力的作用之下

岩石的骨架要有变形

那么这个变形的大小

我们就用Cr 也就是它的压缩系数来表示

如果这个压缩系数越小

也就是岩石的骨架越难被压缩的情况之下

我们看到毕奥特常数

就要比较大

那么这个时候 也就相当于

因为岩石骨架的变形

来抵消孔隙压力的变化

这样的一个趋势就要小很多

那么这样的一个孔隙压力

就更多地被表现为

抵抗地层的地应力的作用

相反的 如果这个Cr比较大

也就是岩石的骨架

比较容易被压缩的情况之下

这时候孔隙压力很多情况之下

就消耗在了岩石骨架的变形上

那么相对来说 体现到外面来

抵抗地应力的作用就要小一些

这就是我们引入毕奥特常数

可以将孔隙压力转化为

抵抗地层地应力的一个应力的状态

以上就是我们介绍的几个

非常重要的岩石力学的参数

在起缝条件和压裂过程当中

我们都会用到这样的一些条件

本节的内容我们就介绍到这里

同学们再见