岩石力学参数物理意义1

1、2021/6/1612021/6/162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较为准确的岩石力学参数。岩石力学参数。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。、压裂施工、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

2、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2021/6/163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2021/6/164 )1)(22)(22cscstttt2021/6/165LFr r Lllrr /横向相对压缩与纵向横向相对压缩与纵向相对伸长之比相对伸长之比泊松比泊松比2021/6/1662st2021/6/167Shear Deformation llFF AF =G/所加剪切应力与切变角之所加剪切应力与切变角之比比

3、 ，它度量岩石的抗剪，它度量岩石的抗剪强度强度切变模量切变模量2021/6/168 )43(22222cscsstttttE2021/6/169ll / AF = E张应力与张应变之比，它张应力与张应变之比，它度量岩石的抗张能力度量岩石的抗张能力杨氏模量杨氏模量2021/6/1610 2222343cscsttttK2021/6/1611Volumetric DeformationFFFVV/AF=K岩石受均匀静压力时，所岩石受均匀静压力时，所加应力与体积应变比值，加应力与体积应变比值， 它度量岩石的抗压能力它度量岩石的抗压能力体积模量体积模量2021/6/1612)2(22222pspstt

4、tt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/tp2-2/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2021/6/1613TPPremp 2021/6/1614mPOePPPOISPOISPPOISPOIST131122021/6/16152021/6/1616 uEMODVSHVSH0004510008 1.().()suCB 0 025./2021/6/1617BK

5、2432021/6/1618当当R R大时，说明岩石强度大，稳定性好，不易变形和出大时，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。砂。比出砂指数能更好地估计岩石的强度和稳定性。 RK2021/6/16191FI2021/6/1620P1 21P131POP2021/6/1621maxPOP131P122P2021/6/1622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较为准确的岩石力学参数。岩石力学参数。预测岩石强度，岩石破裂压力，进行井眼稳定性分析，为钻井工程预测岩石

6、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。、压裂施工、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据分析数据测井数据测井数据破裂压力，破裂压力，MP

7、a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2021/6/1623uZ30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2021/6/1624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，说明煤层的机械强度弱，地层脆而软，既易压性剪强度、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、破裂，又易

8、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。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2021/6/1625井号井号煤号煤号泊松比泊松比破裂压力破裂压力 MPaMPa杨氏模量杨氏模量 10104 4MPaMPa剪切模量剪切模量 10104 4MPaMPa体积模量体积模量 10104 4MPaMPa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0.3330.573.351.263.3

9、45 5# #煤顶板煤顶板0.2623.475.021.993.55 5# #煤底板煤底板0.3293.211.2331111# #煤顶板煤顶板0.30-0.3127.61-28.923.67-5.921.41-2.273.14-5.661111# #煤底板煤底板0.31-0.3228.39-31.733.80-3.981.40-1.533.46-4.68澄试澄试4 4井井3 3# #煤顶板煤顶板0.3329.4-33.23.18-3.071.132.793 3# #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

10、.325 5# #煤底板煤底板0.30-0.4037.0-41.92.340.842.791111# #煤顶板煤顶板0.3230.334.971.924.271111# #煤底板煤底板0.3737.9-39.43.141.14.16韩韩4-174-17向向2 2井井3 3# #煤顶板煤顶板0.317.233.451.332.823 3# #煤底板煤底板0.324.22.851.043.635 5# #煤顶板煤顶板0.2616.234.991.983.475 5# #煤底板煤底板0.3524.313.111.22.521111# #煤顶板煤顶板0.325.383.131.173.091111#

11、#煤底板煤底板0.3326.825.512.223.59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2021/6/1626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2021/6

12、/1627泊松比、杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗剪强泊松比、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，井眼易坍塌。性破裂又易压性破裂，井眼易坍塌。泊松比值大，杨氏模量、体积模量、剪切模量、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。度较低，岩石可塑性强。泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗泊松比较低，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，坍塌压力梯度较剪强度

13、较大，破裂压力梯度较大，坍塌压力梯度较小，岩石弹性强。小，岩石弹性强。泊松比较低，杨氏模量、体积模量、剪切模量、抗泊松比较低，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。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2021/6/1628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2021/6/1629压裂施工方案提示压裂施工