巖石力學(xué)參數(shù)物理意義1[重要知識(shí)]

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1、1 利用陣列聲波測井等資料能夠提供利用陣列聲波測井等資料能夠提供楊氏模量、彈性模量、泊松比等楊氏模量、彈性模量、泊松比等較為準(zhǔn)確的較為準(zhǔn)確的 巖石力學(xué)參數(shù)。巖石力學(xué)參數(shù)。預(yù)測巖石強(qiáng)度，巖石破裂壓力，進(jìn)行井眼穩(wěn)定性分析，為鉆井工程預(yù)測巖石強(qiáng)度，巖石破裂壓力，進(jìn)行井眼穩(wěn)定性分析，為鉆井工程 、壓裂施工、油氣層開采等方面提供有用參數(shù)。、壓裂施工、油氣層開采等方面提供有用參數(shù)。 巖石力學(xué)參數(shù)巖石力學(xué)參數(shù) 彈性模量彈性模量壓裂相關(guān)參數(shù)壓裂相關(guān)參數(shù) 泊松比泊松比 剪切模量剪切模量 楊氏模量楊氏模量 體積模量體積模量 徑向應(yīng)力徑向應(yīng)力 周向應(yīng)力周向應(yīng)力 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度

2、裂縫指示裂縫指示 斯侖貝謝比斯侖貝謝比 出砂指數(shù)出砂指數(shù) 巖層固有抗巖層固有抗 切強(qiáng)度切強(qiáng)度 坍塌壓力坍塌壓力 破裂壓力破裂壓力 多種方法計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù) 巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算技術(shù)巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算技術(shù) 2 陣列聲波處理陣列聲波處理-巖石力學(xué)參數(shù)成果圖巖石力學(xué)參數(shù)成果圖 3 )1)(2 2)( 2 2 c s c s t t t t 4 L F r r L l l r r / 橫向相對(duì)壓縮與縱向橫向相對(duì)壓縮與縱向 相對(duì)伸長之比相對(duì)伸長之比 泊松比泊松比 5 2 s t 6 Shear Deformation l l F F AF =G / 所加剪切應(yīng)力與切變角之所加剪切應(yīng)力與切變角之 比比 ，它度量

3、巖石的抗剪，它度量巖石的抗剪 強(qiáng)度強(qiáng)度 切變模量切變模量 7 ) 43 ( 22 22 2 cs cs s tt tt t E 8 l l / A F = E 張應(yīng)力與張應(yīng)變之比，它張應(yīng)力與張應(yīng)變之比，它 度量巖石的抗張能力度量巖石的抗張能力 楊氏模量楊氏模量 9 22 22 3 43 cs cs tt tt K 10 Volumetric Deformation F F F V V / A F =K 巖石受均勻靜壓力時(shí)，所巖石受均勻靜壓力時(shí)，所 加應(yīng)力與體積應(yīng)變比值，加應(yīng)力與體積應(yīng)變比值， 它度量巖石的抗壓能力它度量巖石的抗壓能力 體積模量體積模量 11 )2( 2 22 22 ps ps

4、tt tt 泊松比泊松比 10 22 22 1034. 1) 3 43 (* ps ps tt tt 體積模量體積模量 )10*34. 1 ) )43 ( 10 22 22 2 ps ps s tt tt t 楊氏模量楊氏模量 10 2 s 101.34 t G 切變模量切變模量 R=（1/tp2-2/ts2） 拉梅系數(shù)拉梅系數(shù) 假定巖石為均勻、各向同性的彈性體 動(dòng)態(tài)彈性模量的計(jì)算方法動(dòng)態(tài)彈性模量的計(jì)算方法 12 TPP remp 13 mPOe PP POIS POIS P POIS POIS T 1 31 1 2 14 15 u EMODVSHVSH0004510008 1.().() s

5、u CB 0 025./ 16 BK2 4 3 17 當(dāng)當(dāng)R R大時(shí)，說明巖石強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，不易變形和出大時(shí)，說明巖石強(qiáng)度大，穩(wěn)定性好，不易變形和出 砂。比出砂指數(shù)能更好地估計(jì)巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。砂。比出砂指數(shù)能更好地估計(jì)巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 RK 18 1 FI 19 P1 2 1 P 13 1 P OP 20 maxPO P 1 31 P 1 2 2 P 21 利用陣列聲波測井等資料能夠提供利用陣列聲波測井等資料能夠提供楊氏模量、彈性模量、泊松比等楊氏模量、彈性模量、泊松比等較為準(zhǔn)確的較為準(zhǔn)確的 巖石力學(xué)參數(shù)。巖石力學(xué)參數(shù)。預(yù)測巖石強(qiáng)度，巖石破裂壓力，進(jìn)行井眼穩(wěn)定性分析，為鉆井工程預(yù)測

6、巖石強(qiáng)度，巖石破裂壓力，進(jìn)行井眼穩(wěn)定性分析，為鉆井工程 、壓裂施工、油氣層開采等方面提供有用參數(shù)。、壓裂施工、油氣層開采等方面提供有用參數(shù)。 巖石力學(xué)參數(shù)巖石力學(xué)參數(shù) 彈性模量彈性模量壓裂相關(guān)參數(shù)壓裂相關(guān)參數(shù) 泊松比泊松比 剪切模量剪切模量 楊氏模量楊氏模量 體積模量體積模量 徑向應(yīng)力徑向應(yīng)力 周向應(yīng)力周向應(yīng)力 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 抗張強(qiáng)度抗張強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 裂縫指示裂縫指示 斯侖貝謝比斯侖貝謝比 出砂指數(shù)出砂指數(shù) 巖層固有抗巖層固有抗 切強(qiáng)度切強(qiáng)度 坍塌壓力坍塌壓力 破裂壓力破裂壓力 多種方法計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù) 巖心破裂壓力與測井解釋數(shù)據(jù)的比較巖心破裂壓力與測井解釋數(shù)據(jù)的比較 分析數(shù)據(jù)分

7、析數(shù)據(jù) 測井?dāng)?shù)據(jù)測井?dāng)?shù)據(jù) 破裂壓力，破裂壓力，MPa 樣品數(shù)樣品數(shù) 巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算技術(shù)巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算技術(shù) 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 22 uZ30井3#、15#煤層多極振列聲波處理成果圖 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 23 煤層的彈性模量（泊松比、楊氏模量、剪切模量、體積模量）值都較低，抗煤層的彈性模量（泊松比、楊氏模量、剪切模量、體積模量）值都較低，抗 剪強(qiáng)度、破裂壓力也較低，說明煤層的機(jī)械強(qiáng)度弱，地層脆而軟，既易壓性剪強(qiáng)度、破裂壓力也較低，說明煤層的機(jī)械強(qiáng)度弱，地層脆而軟，既易壓性 破裂，又易張性破損，井眼極易坍落，易引起鉆井

8、作業(yè)中的煤層破碎、掉塊、破裂，又易張性破損，井眼極易坍落，易引起鉆井作業(yè)中的煤層破碎、掉塊、 井壁垮塌。井壁垮塌。 彈性模量彈性模量與壓裂相關(guān)參數(shù)與壓裂相關(guān)參數(shù) 陣列聲波解釋陣列聲波解釋- -巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 24 井號(hào)井號(hào)煤號(hào)煤號(hào)泊松比泊松比 破裂壓力破裂壓力 MPaMPa 楊氏模量楊氏模量 10104 4MPaMPa 剪切模量剪切模量 10104 4MPaMPa 體積模量體積模量 10104 4MPaMPa 澄試澄試3 3井井 3 3# #煤頂板煤頂板0.326.933.521.362.95 3 3# #煤底板煤底板

9、0.3330.573.351.263.34 5 5# #煤頂板煤頂板0.2623.475.021.993.5 5 5# #煤底板煤底板0.3293.211.233 1111# #煤頂板煤頂板0.30-0.3127.61-28.923.67-5.921.41-2.273.14-5.66 1111# #煤底板煤底板0.31-0.3228.39-31.733.80-3.981.40-1.533.46-4.68 澄試澄試4 4井井 3 3# #煤頂板煤頂板0.3329.4-33.23.18-3.071.132.79 3 3# #煤底板煤底板0.3228.0-33.03.521.423.35 5 5#

10、#煤頂板煤頂板0.3431.2-34.12.921.13.32 5 5# #煤底板煤底板0.30-0.4037.0-41.92.340.842.79 1111# #煤頂板煤頂板0.3230.334.971.924.27 1111# #煤底板煤底板0.3737.9-39.43.141.14.16 韓韓4-174-17向向2 2井井 3 3# #煤頂板煤頂板0.317.233.451.332.82 3 3# #煤底板煤底板0.324.22.851.043.63 5 5# #煤頂板煤頂板0.2616.234.991.983.47 5 5# #煤底板煤底板0.3524.313.111.22.52 11

11、11# #煤頂板煤頂板0.325.383.131.173.09 1111# #煤底板煤底板0.3326.825.512.223.59 陣列聲波解釋陣列聲波解釋- -巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 25 煤煤 泥巖泥巖 砂巖砂巖 灰?guī)r灰?guī)r 泊松比泊松比- -楊氏模量交會(huì)圖楊氏模量交會(huì)圖 剪切模量與體積模量交會(huì)圖剪切模量與體積模量交會(huì)圖 煤 泥巖泥巖 砂巖砂巖 灰?guī)r灰?guī)r 破裂壓力梯度與坍塌壓力梯度交會(huì)圖破裂壓力梯度與坍塌壓力梯度交會(huì)圖 煤煤 泥巖泥巖 砂巖砂巖 灰?guī)r灰?guī)r 破裂壓力梯度破裂壓力梯度- -抗剪強(qiáng)度交會(huì)圖抗剪強(qiáng)度交會(huì)圖 煤煤 泥

12、巖泥巖 砂巖砂巖 灰?guī)r灰?guī)r 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 26 泊松比、楊氏模量、體積模量、剪切模量、抗剪強(qiáng)泊松比、楊氏模量、體積模量、剪切模量、抗剪強(qiáng) 度低，破裂壓力梯度小，坍塌壓力梯度大，即易張度低，破裂壓力梯度小，坍塌壓力梯度大，即易張 性破裂又易壓性破裂，井眼易坍塌。性破裂又易壓性破裂，井眼易坍塌。 泊松比值大，楊氏模量、體積模量、剪切模量、泊松比值大，楊氏模量、體積模量、剪切模量、 抗剪強(qiáng)度較低，破裂壓力梯度較大，坍塌壓力梯抗剪強(qiáng)度較低，破裂壓力梯度較大，坍塌壓力梯 度較低，巖石可塑性強(qiáng)。度較低，巖石可塑性強(qiáng)。 泊松比較低，楊氏模量、體積模量、剪切模量、抗

13、泊松比較低，楊氏模量、體積模量、剪切模量、抗 剪強(qiáng)度較大，破裂壓力梯度較大，坍塌壓力梯度較剪強(qiáng)度較大，破裂壓力梯度較大，坍塌壓力梯度較 小，巖石彈性強(qiáng)。小，巖石彈性強(qiáng)。 泊松比較低，楊氏模量、體積模量、剪切模量、抗泊松比較低，楊氏模量、體積模量、剪切模量、抗 剪強(qiáng)度大，破裂壓力梯度大，坍塌壓力梯度小，巖剪強(qiáng)度大，破裂壓力梯度大，坍塌壓力梯度小，巖 石彈性最強(qiáng)，不易形變。石彈性最強(qiáng)，不易形變。 煤層特征煤層特征 泥巖特征泥巖特征 砂巖特征砂巖特征 灰?guī)r特征灰?guī)r特征 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 27 楊氏模量與體積密度交會(huì)圖楊氏模量與體積密度交會(huì)圖 煤質(zhì)變差煤質(zhì)變差

14、晉城地區(qū) 煤質(zhì)變差煤質(zhì)變差 體積模量與體積密度交會(huì)圖體積模量與體積密度交會(huì)圖剪切模量剪切模量- -體積密度交會(huì)圖體積密度交會(huì)圖 煤質(zhì)變差煤質(zhì)變差 煤質(zhì)越好，基本模量越低煤質(zhì)越好，基本模量越低 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 28 壓裂施工方案提示壓裂施工方案提示 井號(hào)井號(hào)頂?shù)讐毫亚闆r頂?shù)讐毫亚闆r 澄試澄試3 3井井3號(hào)煤頂板易裂號(hào)煤頂板易裂 澄試澄試4 4井井 5號(hào)煤底板易裂，號(hào)煤底板易裂， 11號(hào)煤頂板易裂號(hào)煤頂板易裂 韓韓4-174-17向向2 2井井5號(hào)煤頂板易裂號(hào)煤頂板易裂 陣列聲波解釋陣列聲波解釋- -巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算 煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù)煤層及頂?shù)装鍘r石力學(xué)分析技術(shù) 29 30