岩石力学参数物理意义ppt课件

1、12利用阵列声波测井等资料能够提供利用阵列声波测井等资料能够提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等杨氏模量、弹性模量、泊松比等较为准确的岩石较为准确的岩石力学参数。力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。 岩石力学参数岩石力学参数弹性模量弹性模量压裂相关参数压裂相关参数泊松比泊松比剪切模量剪切模量杨氏模量杨氏模量体积模量体积模量径向应力径向应力周向应力周向应力抗剪强度抗剪强度抗张强度抗张强度抗压强度抗压强度裂缝指示裂缝指示斯仑贝谢比

2、斯仑贝谢比出砂指数出砂指数岩层固有抗岩层固有抗切强度切强度坍塌压力坍塌压力破裂压力破裂压力多种方法计算岩石力学参数岩石力学参数计算技术岩石力学参数计算技术3阵列声波处理阵列声波处理-岩石力学参数成果图岩石力学参数成果图4 )1)(22)(22cscstttt5LFr r Lllrr /横向相对压缩与纵向相对伸横向相对压缩与纵向相对伸长之比长之比泊松比泊松比62st7Shear Deformation llFF AF =G/所加剪切应力与切变角之比所加剪切应力与切变角之比 ，它，它度量岩石的抗剪强度度量岩石的抗剪强度切变模量切变模量8 )43(22222cscsstttttE9ll / AF =

3、 E张应力与张应变之比，它度量岩石张应力与张应变之比，它度量岩石的抗张能力的抗张能力杨氏模量杨氏模量10 2222343cscsttttK11Volumetric DeformationFFFVV/AF=K岩石受均匀静压力时，所加应力岩石受均匀静压力时，所加应力与体积应变比值，与体积应变比值， 它度量岩石的它度量岩石的抗压能力抗压能力体积模量体积模量12)2(22222pspstttt泊松比泊松比1022221034. 1)343(*pspstttt体积模量体积模量)10*34. 1)43(1022222pspssttttt杨氏模量杨氏模量102s101.34tG 切变模量切变模量R=（1/t

4、p2-2/ts2） 拉梅系数拉梅系数假定岩石为均匀、各向同性的弹性体动态弹性模量的计算方法动态弹性模量的计算方法13TPPremp 14mPOePPPOISPOISPPOISPOIST131121516 uEMODVSHVSH0004510008 1.().()suCB 0 025./17BK24318当当R R大时，说明岩石强度大，稳定性好，不易变形和出砂。比大时，说明岩石强度大，稳定性好，不易变形和出砂。比出砂指数能更好地估计岩石的强度和稳定性。出砂指数能更好地估计岩石的强度和稳定性。 RK191FI20P1 21P131POP21maxPOP131P122P22利用阵列声波测井等资料能够

5、提供利用阵列声波测井等资料能够提供杨氏模量、弹性模量、泊松比等杨氏模量、弹性模量、泊松比等较为准确的岩石较为准确的岩石力学参数。力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程、压裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。裂施工、油气层开采等方面提供有用参数。 岩石力学参数岩石力学参数弹性模量弹性模量压裂相关参数压裂相关参数泊松比泊松比剪切模量剪切模量杨氏模量杨氏模量体积模量体积模量径向应力径向应力周向应力周向应力抗剪强度抗剪强度抗张强度抗张强度抗压强度抗压强度裂缝指示裂缝指示斯仑贝谢比斯仑贝谢比出砂指数出砂指数岩层

6、固有抗岩层固有抗切强度切强度坍塌压力坍塌压力破裂压力破裂压力多种方法计算岩石力学参数岩心破裂压力与测井解释数据的比较岩心破裂压力与测井解释数据的比较分析数分析数据据测井数测井数据据破裂压力，破裂压力，MPa样品数样品数岩石力学参数计算技术岩石力学参数计算技术煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术23uZ30井3#、15#煤层多极振列声波处理成果图煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术24煤层的弹性模量（泊松比、杨氏模量、剪切模量、体积模量）值都较低，抗剪强度、煤层的弹性模量（泊松比、杨氏模量、剪切模量、体积模量）值都较低，抗剪强度、破裂压力也较低，说明煤层的

7、机械强度弱，地层脆而软，既易压性破裂，又易张性破裂压力也较低，说明煤层的机械强度弱，地层脆而软，既易压性破裂，又易张性破损，井眼极易坍落，易引起钻井作业中的煤层破碎、掉块、井壁垮塌。破损，井眼极易坍落，易引起钻井作业中的煤层破碎、掉块、井壁垮塌。弹性模量弹性模量与压裂相关参数与压裂相关参数阵列声波解释阵列声波解释- -岩石力学参数计算岩石力学参数计算 煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术25井号井号煤号煤号泊松比泊松比破裂压破裂压力力 MPaMPa杨氏模杨氏模量量 10104 4MPaMPa剪切模剪切模量量 10104 4MPaMPa体积模体积模量量 10104 4MPaM

8、Pa澄试澄试3 3井井3 3# #煤顶板煤顶板0.326.933.521.362.953 3# #煤底板煤底板0.3330.573.351.263.345 5# #煤顶板煤顶板0.2623.475.021.993.55 5# #煤底板煤底板0.3293.211.2331111# #煤顶煤顶板板0.30-0.3127.61-28.923.67-5.921.41-2.273.14-5.661111# #煤底煤底板板0.31-0.3228.39-31.733.80-3.981.40-1.533.46-4.683 3# #煤顶板煤顶板0.3329.4-33.23.18-3.071.132.793 3#

9、 #煤底板煤底板0.3228.0-33.03.521.423.355 5# #煤顶板煤顶板0.3431.2-34.12.921.13.325 5# #煤底板煤底板0.30-0.4037.0-41.92.340.842.79阵列声波解释阵列声波解释- -岩石力学参数计算岩石力学参数计算 煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术26煤煤泥岩泥岩砂岩砂岩灰岩灰岩 泊松比泊松比- -杨氏模量交会图杨氏模量交会图剪切模量与体积模量交会图剪切模量与体积模量交会图 煤泥岩泥岩砂岩砂岩灰岩灰岩破裂压力梯度与坍塌压力梯度交会图破裂压力梯度与坍塌压力梯度交会图 煤煤泥岩泥岩砂岩砂岩灰岩灰岩 破裂压

10、力梯度破裂压力梯度- -抗剪强度交会图抗剪强度交会图煤煤泥岩泥岩砂岩砂岩灰岩灰岩煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术27泊松比、杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度低，破裂压力泊松比、杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度低，破裂压力梯度小，坍塌压力梯度大，即易张性破裂又易压性破裂，井眼易坍梯度小，坍塌压力梯度大，即易张性破裂又易压性破裂，井眼易坍塌。塌。泊松比值大，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度较低，破泊松比值大，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度较低，破裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较低，岩石可塑性强。裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较低，岩石可塑性强。泊松比较

11、低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度较大，破泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度较大，破裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较小，岩石弹性强。裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较小，岩石弹性强。泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度大，破裂泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强度大，破裂压力梯度大，坍塌压力梯度小，岩石弹性最强，不易形变。压力梯度大，坍塌压力梯度小，岩石弹性最强，不易形变。煤层特征煤层特征泥岩特征泥岩特征砂岩特征砂岩特征灰岩特征灰岩特征煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术28杨氏模量与体积密度交会图杨氏模量与体积密度交会图煤质变差煤质变差晋城地区煤质变差煤质变差体积模量与体积密度交会图体积模量与体积密度交会图剪切模量剪切模量- -体积密度交会图体积密度交会图煤质变差煤质变差煤质越好，基本模量越低煤质越好，基本模量越低煤层及顶底板岩石力学分析技术煤层及顶底板岩石力学分析技术29压裂施工