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  • 巖土力學,我們要來“搞懂”你

    近日,分公司順北油氣管理部主任張寧及工程院完井測試所技術人員到中國科學院武漢巖土力學研究所進行了調研學習。目前順北油氣田在開發過程中鉆遇志留系破碎帶,導致多井鉆井停滯,甚至封井,迫切需要明確碳酸鹽巖斷溶體儲層巖石力學特征與應用的技術方法,為制定順北油氣田開發方案提供重要依據。

    中科院武漢巖土力學所(以下簡稱武漢巖土所)是專門從事巖土力學基礎與應用研究、以工程應用背景為特征的綜合性研究機構。通過實地調研,工程測試技術人員了解到,力學實驗分為三向軸與真三向軸兩部分進行。下面就跟小編一起,去現場了解一下巖石力學實驗的具體情況。

    三軸實驗

    實驗機采用伺服電機和滾珠絲械加載系統,主要用于開展巖石的單軸及三軸壓縮試驗、流變試驗,控制系統采用全數字伺服測控器,通過試驗力和變形進行控制。該實驗為三軸實驗,實際上為軸向和徑向兩個方向的力學試驗。

    順北巖石樣品放入伺服機中,加壓后進行軸向和徑向參數錄取,判斷形變方向和程度。

    該實驗包括垂直和水平方向加載系統,可以進行多種力學試驗,包括拉伸及壓縮剪切試驗,目的在于能夠進行不同巖石的拉伸和壓縮,為建立更為精確完善的巖石力學模型提供試驗數據。

    順北巖石樣品在該實驗中主要用于提供巖石在不同法向拉力、壓力作用下的強度參數,得到巖石受到的加載力、加載時間和位移等各項參數,改進后期工程措施時的強度準則。

    本系統由控制系統、油源、軸壓系統、圍壓系統、滲流系統、溫度系統六個部分及各種傳感器組成。傳感器部分又包括位移、載荷、壓力、溫度等專業測量元件。

    真三軸試驗

    該系統用于測試巖石在三個軸獨立加載下的變形與破壞特征,其采用橫置邊式對稱加載結構和多級軌道設計,輔之或升降的試樣定位裝置,配合高剛度加載快速響應伺服控制系統。

    該設備主要有軸壓系統、側向壓力系統、孔隙水系統、加溫系統、微機控制系統等五大部分組成??蛇M行單軸、三軸應變應力全過程及高溫三軸壓縮實驗。

    該儀器的性能參數最接近順北地區實際井況,高溫、高壓及斷裂造成的巖石力學變化。實驗難度高,過程復雜。

    該設備主要用于巖石材料的力學性能實驗,可以完成單軸壓縮、拉伸、三軸壓縮和剪切等多種巖石力學實驗。有多種控制參量,四種加載波形及多種控制方式。

    順北地區的巖石樣品正在該系統進行試驗,通過試驗,模擬酸壓條件下巖石破裂需要的各類參數。

    順北巖石實驗

    地表露頭的大塊灰巖巖樣,進行高壓真三向軸實驗,圖中右側巖樣實驗后有明顯裂縫。

    在圓柱形灰巖上人工模擬井筒,進行溫度-壓力-滲流耦合實驗,樣品上出現不規則裂縫。

    一塊未進行壓裂實驗的圓柱形樣本上,存在天然裂縫。后續將進行三軸加壓試驗判斷天然裂縫有無變化。

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