CN109696540A - 一种定量确定致密岩石损伤程度的方法 - Google Patents
一种定量确定致密岩石损伤程度的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109696540A CN109696540A CN201811633036.8A CN201811633036A CN109696540A CN 109696540 A CN109696540 A CN 109696540A CN 201811633036 A CN201811633036 A CN 201811633036A CN 109696540 A CN109696540 A CN 109696540A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tight rock
- rock
- injury
- fracture width
- tight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 title claims abstract description 28
- 208000014674 injury Diseases 0.000 title claims abstract description 28
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 4
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
- G01N15/088—Investigating volume, surface area, size or distribution of pores; Porosimetry
- G01N15/0886—Mercury porosimetry
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开一种定量确定致密岩石损伤程度的方法，包括如下步骤：步骤1，制备致密岩石试样；步骤2，测量致密岩石试样的渗透率k及孔隙度步骤3，根据渗流的立方定律和达西定律，获得致密岩石渗透率k与等效裂隙宽度e之间的关系为确定该致密岩石的等效裂隙宽度步骤4，根据致密岩石真实等效裂隙宽度计算公式确定该致密岩石的真实等效裂隙宽度e′，该等效裂隙宽度即为致密岩石损伤程度的定量评价指标。本发明以致密岩石真实等效裂隙宽度为评价指标，提出一种致密岩石损伤程度的定量确定方法，该方法具有精确度高、可靠性强、简单易行、经济等优点，为相关岩石工程的安全性评估提供了一种新方法和科学依据，对实际工程具有极大的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种定量确定致密岩石损伤程度的方法，属于岩石工程技术领域。
背景技术
岩体质量是岩石工程的安全的重要保障，岩石损伤程度是衡量岩体质量的重要标准， 如何确定岩石损伤程度的大小是岩石工程安全性所面临的难题。
目前很多学者主要通过岩石的单轴强度、三轴强度、抗剪强度、弹性模量、变形模量等宏观力学参数来评价岩石的损伤程度，岩石的非均质性使得岩石的宏观力学参数具有较大的离散性，作为评价岩石的损伤程度的指标具有精确度不高、可靠性差的缺点。 然而精确评价不同岩石损伤程度，尤其是致密岩石的损伤程度，存在技术和理论等方面 的困难，因此少有从定量的角度去评价不同岩石的损伤程度的报道。
因此，目前缺乏一种精确、科学的针对不同致密岩石判别致密岩石损伤程度的确定 方法。
发明内容
发明目的：针对现有技术中采用宏观力学参数对致密岩石损伤程度评价存在的精确 度不高、可靠性差的问题，本发明提供一种定量确定致密岩石损伤程度的方法。
技术方案：本发明所述的一种定量确定致密岩石损伤程度的方法，包括如下步骤：
步骤1，制备致密岩石试样；
步骤2，测量致密岩石试样的渗透率k及孔隙度
步骤3，根据渗流的立方定律和达西定律，获得致密岩石渗透率k与等效裂隙宽度e之间的关系，确定该致密岩石的等效裂隙宽度e；
步骤4，根据致密岩石真实等效裂隙宽度计算公式确定该致密岩石的真实等效裂隙宽度e′，该等效裂隙宽度即为致密岩石损伤程度的定量评价指标。
上述步骤1中，选取需要研究的致密岩石，加工成圆柱体试样，并剔除视觉上有缺陷的试样。
上述步骤2中，致密岩石渗透率k的测试过程为：将致密岩石试样放入压力室中，施加围压，围压稳定后，施加渗压，测量致密岩石试样的气体渗透率k，其中围压根据 该致密岩石所在地层深度选取，且施加的围压值大于渗压值。优选采用压汞法测量致密 岩石试样的孔隙度
步骤3中，渗透率k与等效裂隙宽度e之间的关系为即等效裂隙宽度具体而言，渗流的立方定律为其中Q为渗透流量，w为等 效裂隙长度，p1为流入的气压力，p0为大气压力，L为渗流长度，η为流体黏度；达西 定律为其中K为渗透系数，A＝w·e，h1、h2为水头高度，k＝Kρg/η，ρ 为流体的密度，g为重力加速度；通过立方定律和达西定律，可得到致密岩石的渗透率 计算公式即等效裂隙宽度
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明以致密岩石真实等效裂隙宽度为评价指标，首次提出致密岩石损伤程度的定量确定方法，该方法具有精确度高、 可靠性强优点，为相关岩石工程的安全性评估提供了一种新方法和科学依据，对实际工 程具有极大的应用价值；而且，该方法简单易行，将致密岩石宏观参数气体渗透率与微 观岩石等效裂隙宽度直接联系起来，通过测量致密岩石试样渗透率和孔隙度，即可得到 岩石真实等效裂隙宽度。
附图说明
图1为本发明的定量确定致密岩石损伤程度的方法流程图；
图2为实施例中待确定的砂岩的SEM图；
图3为实施例中待确定的英安岩的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1，本发明的一种定量确定致密岩石损伤程度的方法，包括如下步骤：
步骤1，制备致密岩石试样；
选取需要研究的致密岩石，加工成高度为50mm、直径为50mm的圆柱体试样。剔 除视觉上有缺陷的试样。
步骤2，测量致密岩石试样的渗透率k及孔隙度
可通过下述过程测试渗透率k：将致密岩石试样放入压力室中，施加围压，围压稳定后，施加渗压并测量致密岩石试样的气体渗透率。其中，施加的围压值根据该致密岩 石所在地层深度选取，且围压值大于渗压值。
可采用申请人在专利号为ZL201310085675.6、名称为“一种致密岩石材料气体渗透 率测试装置及测算方法”的发明专利公开的致密岩石材料气体渗透率测试装置来测量渗 透率k，该装置的测试精度可达10-24m2，可使测试结果更精确、科学。
孔隙度可采用压汞法测量。
步骤3，根据渗流的立方定律和达西定律，获得致密岩石渗透率k与等效裂隙宽度e之间的关系为确定该致密岩石的等效裂隙宽度
渗流的立方定律为其中Q为渗透流量，w为了等效裂隙长度，pi为流入的气压力，p0为大气压力，L为渗流长度，η为流体黏度；达西定律为 其中K为渗透系数，A＝w·e，h1、h2为水头高度，k＝Kρg/η，ρ为 流体的密度，g为重力加速度。
步骤4，根据岩石真实等效裂隙宽度计算公式确定该岩石的真实等效裂隙宽度e′，该等效裂隙宽度e′即为岩石损伤程度的定量评价指标。
由于等效裂隙宽度是微观上基于均匀化理论均匀分布于整个岩石试样，但是裂隙宽 度只会存在于岩石内部微裂隙、微孔洞处，因此采用岩石试样的真实等效裂隙宽度更合理、科学。
以定量确定某水电站坝基砂岩和英安岩损伤程度为例，对本发明的一种定量确定不 同致密岩石损伤程度的方法进行说明。
(1)制备岩石试样；
取某水电站坝基砂岩和英安岩，分别制作高度为50mm、直径为50mm的圆柱体岩 石试样，并剔除视觉上有缺陷的试样。
(2)采用申请人在专利号为ZL201310085675.6、名称为“一种致密岩石材料气体渗透率测试装置及测算方法”的发明专利公开的致密岩石材料气体渗透率测试装置来测量砂岩试样气体渗透率：将砂岩试样放入压力室中，施加围压3MPa，待围压稳定后， 施加渗压0.3MPa测量该砂岩试样的渗透率k1为9.144×10-16m2；
(3)通过压汞法测量砂岩试样的孔隙度
(4)把测得的砂岩渗透率带入等效裂隙宽度计算公式中，即可得到该砂岩的等效裂隙宽度e1为10.476×10-8m；
(5)由于等效裂隙宽度是微观上基于均匀化理论均匀分布于整个岩石试样，但是真实裂隙宽度仅存在于岩石内为微裂隙、微孔洞处，因此砂岩试样真实等效裂隙宽度应 为也即e′1＝1.73μm。
通过扫描电子显微镜得到砂岩的微观图像，如图2，由图2可知，计算得到的砂岩试样真实等效裂隙宽度与扫描电子显微镜得到的裂隙宽度相差不大，裂隙宽度整体在同一数量级，这证明了本发明的方法的可行性和可靠性。
重复(2)～(6)，在相同围压相同渗压下测得英安岩的渗透率k2为7.341×10-20m2、压汞法测得其孔隙度计算得到英安岩等效裂隙宽度为e2＝9.386×10-10m2，真实等效裂隙宽度为e′2＝0.1268μm。
通过扫描电子显微镜得到英安岩的微观图像如图3，由图3可知，计算得到英安岩真实等效裂隙宽度与扫描电子显微镜得到的裂隙宽度相差不大，整体在同一数量级，再 次证明本发明方法的可行性和可靠性。
采用本发明的方法定量确定岩体的损伤程度后，可通过定量比较不同岩体的损伤程 度，确定实际岩体工程中适用的岩体类型。以实施例中该水电站坝基为例，通过比较e′1＝1.73μm、e′2＝0.1268μm可知，英安岩比砂岩的真实等效裂隙宽度低了一个数量级左右可见，该水电站坝基处英安岩的岩石损伤程度低于砂岩，更适于岩土工程应用。
Claims (6)
1.一种定量确定致密岩石损伤程度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，制备致密岩石试样；
步骤2，测量致密岩石试样的渗透率k及孔隙度
步骤3，根据渗流的立方定律和达西定律，获得致密岩石渗透率k与等效裂隙宽度e之间的关系，确定该致密岩石的等效裂隙宽度e；
步骤4，根据致密岩石真实等效裂隙宽度计算公式确定该致密岩石的真实等效裂隙宽度e′，该等效裂隙宽度即为致密岩石损伤程度的定量评价指标。
2.根据权利要求1所述的定量确定致密岩石损伤程度的方法，其特征在于，步骤1中，选取需要研究的岩石，加工成圆柱体试样，并剔除视觉上有缺陷的试样。
3.根据权利要求1所述的定量确定致密岩石损伤程度的方法，其特征在于，步骤2中，致密岩石渗透率k的测试过程为：将致密岩石试样放入压力室中，施加围压，围压稳定后，施加渗压，测量岩石试样的气体渗透率k，其中围压根据该致密岩石所在地层深度选取，且施加的围压值大于渗压值。
4.根据权利要求1所述的定量确定致密岩石损伤程度的方法，其特征在于，步骤2中，采用压汞法测量致密岩石试样的孔隙度
5.根据权利要求1所述的定量确定致密岩石损伤程度的方法，其特征在于，步骤3中，所述渗透率k与等效裂隙宽度e之间的关系为即等效裂隙宽度。
6.根据权利要求5所述的定量确定致密岩石损伤程度的方法，其特征在于，所述渗流的立方定律为其中Q为渗透流量，w为等效裂隙长度，p1为流入的气压力，p0为大气压力，L为渗流长度，η为流体黏度；
达西定律为其中K为渗透系数，A＝w·e，h1、h2为水头高度，k＝Kρg/η，ρ为流体的密度，g为重力加速度；
由渗流的立方定律和达西定律得到致密岩石的渗透率计算公式即等效裂隙宽度
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811633036.8A CN109696540A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种定量确定致密岩石损伤程度的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811633036.8A CN109696540A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种定量确定致密岩石损伤程度的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109696540A true CN109696540A (zh) | 2019-04-30 |
Family
ID=66232935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811633036.8A Pending CN109696540A (zh) | 2018-12-29 | 2018-12-29 | 一种定量确定致密岩石损伤程度的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109696540A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103278436A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-09-04 | 西安石油大学 | 特低渗透双重介质砂岩油藏微观孔隙结构的定量表征方法 |
| CN103410502A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-27 | 西南石油大学 | 一种网络状缝洞型油藏的三维渗透率场的获取方法 |
| CN105334293A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 多重介质中致密气的流态识别方法及其装置 |
| CN106226217A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-12-14 | 中国石油大学(北京) | 一种确定地下裂缝张开度的方法、装置及其应用 |
| CN109505576A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩水力压裂三维全耦合离散裂缝网络模拟方法及系统 |
| CN110359897A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-10-22 | 西南石油大学 | 一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法 |
-
2018
- 2018-12-29 CN CN201811633036.8A patent/CN109696540A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103278436A (zh) * | 2013-02-01 | 2013-09-04 | 西安石油大学 | 特低渗透双重介质砂岩油藏微观孔隙结构的定量表征方法 |
| CN103410502A (zh) * | 2013-08-05 | 2013-11-27 | 西南石油大学 | 一种网络状缝洞型油藏的三维渗透率场的获取方法 |
| CN105334293A (zh) * | 2015-10-19 | 2016-02-17 | 中国石油天然气股份有限公司 | 多重介质中致密气的流态识别方法及其装置 |
| CN106226217A (zh) * | 2016-07-11 | 2016-12-14 | 中国石油大学(北京) | 一种确定地下裂缝张开度的方法、装置及其应用 |
| CN109505576A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 页岩水力压裂三维全耦合离散裂缝网络模拟方法及系统 |
| CN110359897A (zh) * | 2018-03-13 | 2019-10-22 | 西南石油大学 | 一种裂缝性储层预撑裂缝随钻防漏堵漏方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 任文希: "孔隙-裂缝性致密砂岩液相侵入过程流固耦合作用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 * |
| 李其聪等: "孔隙-裂缝性致密砂岩液相侵入过程流固耦合作用研究", 《科技创新导报》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10161891B1 (en) | Method for characterizing rock physical characteristics of deeply buried carbonate rocks | |
| Santamarina et al. | Determination of critical state parameters in sandy soils—simple procedure | |
| CN108590601B (zh) | 一种注水扩容膨胀施工参数优选的实验方法 | |
| CN109632594B (zh) | 一种基于高压压汞多尺度表征致密储层孔喉特征的方法 | |
| CN113252460A (zh) | 一种页岩气储层中压裂液运移微观可视化实验装置及方法 | |
| CN105606513B (zh) | 确定裂隙岩体渗透率及孔隙度对有效应力敏感程度的方法 | |
| CN105510207A (zh) | 确定裂隙岩体不同方向渗透率对孔隙度敏感程度的方法 | |
| WO2020042512A1 (zh) | 基于ct扫描的预测应力加载条件下煤体渗透率的方法 | |
| Frost et al. | Quantitative characterization of microstructure evolution | |
| Wang et al. | A laboratory study of the effect of confining pressure on permeable property in soil-rock mixture | |
| CN106769771A (zh) | 一种基于低场核磁共振技术的非饱和土渗透系数的测量方法 | |
| CN110984948B (zh) | 一种压裂用支撑剂在裂缝中的注入能力测试评价方法 | |
| CN107808049B (zh) | 基于多孔介质三维微观结构模型的dnapl迁移数值模拟方法 | |
| CN109083630B (zh) | 一种用于评价钻井液封堵性能的方法 | |
| CN109696540A (zh) | 一种定量确定致密岩石损伤程度的方法 | |
| CN107817164B (zh) | 模拟现场错动带结构和应力状态的室内真三轴试验方法 | |
| CN105717021B (zh) | 一种定量确定裂隙岩体渗透各向异性的方法 | |
| CN116223176A (zh) | 一种不同尺度裂缝岩心相对渗透率的测试方法及实验装置 | |
| CN116429595A (zh) | 重构裂隙剪切渗流的蠕变与疲劳等效试验与分析方法 | |
| Papamichos et al. | Sand mass production in true triaxial borehole tests | |
| Sture et al. | Fracture and size effect characters of cemented sand | |
| An-Quan et al. | Micromechanical properties and mechanical parameters of talus deposit based on digital image technology | |
| CN113049784A (zh) | 一种适用于泥页岩储层水敏的预测方法 | |
| Heshmati et al. | Experimental evaluation of collpase deformation behavior of a rockfill material | |
| SUSINOV et al. | Investigation of the hydro‐mechanical properties of silty sand material from Topolnica tailings dam |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190430 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |