岩石压缩系数测量新方法.pdf

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第27卷第3期大庆石油地质与开发P2G.0.D.D.2008年6月
文章编号:10003754(2008)03-0053-02
岩石压缩系数测量新方法
李传亮
(西南石油大学油气藏地质及开发程国家重点实验室、四川成都610500)
摘要:为了更好地测量岩石的压缩系数,分析了传统的測量岩石系数的体积法存在的缺陷。体积法因
存在表皮效应,而使得測量结果缺少基本的合理性。在此基础上,根据岩石压缩系数的理论计算公
式,提出了測量岩石压缩系数的新方法“弹性模量法”。新方法初底消除了表皮效应的影响,而使得
测试结果趋于合理。
关键词:油藏工程;岩石;压缩系数;岩心分析;仪器
中图分类号:TF3
文献标识码:A
A new measurement method of rock compressibility
LI Chuan-liang
Natonal Key Laboratory of Oil and Gas Reseroir Geology and Delelopment Engineering af
Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China)
Abstract: In order to accurately measure rock compressibility, the defects which generate from former volumetric meth
od are analyzed. Because of skin effect, the results are absence of asically rationality. Thus, based on their theoretical
computation formula, a new method named by elastic modeling quantity is provided, which absolutely eliminates effects
of skin effect and makes the measurable results reasonable
Key words reservoir engineering; rock: compressibility; core analysis; apparatus
油藏岩石的压缩系数,定义为单位压力的孔隙体出量可以换算成岩心孔隙体积的变化量,然后,再通
积变化率,基于此概念,人们设计出了岩石压缩过式(1)计算出岩石的压缩系数
系数测量仪器和测量方法。目前的测量仪器都是通过
测量岩石孔隙体积的变化来测量岩石的压缩系数
的,因此,本文称其为“体积法”。但是,应用体
积法测量的岩石压缩系数存在很多问题,主要表现在
数值偏高和存在逻辑反转等现象。为了克服传统
测量方法存在的缺陷,笔得提出了岩石压缩系数的理
论计算公式?。根据该理论公式,提出了岩石压缩
图1体积法測量岩石压缩系数
系数的测量新方法。
Fig 1 Rock compressibility measured by volumetric method
体积法
通过体积法测量的岩石压缩系数曲线,一般如图
所示。图2为一块低孔(g=5%)低渗岩心的实测
体积法测量岩石压缩系数的基本原理如图1所压缩系数曲线,由图中曲线可以看出,岩石的压缩系
示。测量时将若心放入夹持器的封套中,封套外压数极高,在净围压为SMPa时高达300×x10-4MPa
国压,)保持为一常数,饱和流体的岩心在内、在净围压力为70MPa时,压缩系数为26x104
外应力的作用下达到平衡。若降低内压(P),若心MPa-'。这些数值不仅超过了地层流体的压缩系数
的孔隙体积就会受到压缩,其中的流体就会排出。流同时也超过了气体的压缩系数,显然是十分错误的
体的排出量和内压的变化都可以计量出来。流体的排
之所以出现了图2中的岩石压缩系数测量结果
收稿日期:200703-27
作者简介:李传亮(1962-),男,山东嘉祥人,博士,教授,从事油程研究与教学工作
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大庆石油地质与开发P.G.O.D.D
第27卷第3期
是由于岩心与封套之间的微间隙所致(图3)。这5),在岩石两端施以应力作用后(固定围压),测量
些微间隙的压缩性,比岩石本身的压缩性还强,因而岩石的纵向应变和横向应变,然后,计算岩石的弹性
对测试过程产生了很大的负面影响(表皮效应)的。模量和泊松比。
350
50
60
图4岩石应力一应变曲线图5岩石应变仪测量原理
O-P/Mpa
Fig 4 Rock stress-strain curve Fig. 5 Measuring principle
图2实测岩石压缩系数曲线
of rock strain gauge
Fig 2 Rock compressibility curve by actua] measurement
由于应变仪只測量刻度线(图5虚线)以内岩心
部分的应变响应,因此,测量结果排除了外部的干扰。
表1为一组岩石的测量数据和压缩系数计算结果。
表1岩石力学参数和压缩系数计算结果
Table 1 The calculation results of rock d
ameters and co
ibility
图3封套密封岩心示意图
Fig3 Diagram of envelope sealed core
岩性
编号
/MTP?
/dless
/Mpa
1灰岩49800
0.050.02×10
2弹性模量法
砂岩14500
0.150.14x10-4
3白云岩34000
0,26
0.070.03x10-4
笔者在文献[3]中给出了岩石压缩系数与岩石
孔隙度和岩石骨架压缩系数的理论关系式,即
从表1中的数据可以看出,岩石的弹性模量越
大,岩石的硬度也就越大,岩石的压缩系数也就越
式中。为固体骨架的压缩系数,MPa,计算公式小。而且,岩石的压缩系数已普遍低于地层流体的压
为
缩系数。测量结果反映了材料的普遍规律。
3(1-2
式中E为固体骨架的弹性模量,MPa,为固体骨
(1)体积法测量的岩石压缩系数,受表皮效应
架的泊松比
的影响很大,测试结果缺少基本的合理性
固体骨架的弹性模量(E,)与岩石弹性模量
(2)本文提出了岩石压缩系数的弹性模量测试
(E)之间的关系式为
新方法,由于该方法彻底消除了表皮效应的影响,而
E
(4)使得测试结果趋于合理。
由式(3)和式(4)可以看出,只要测量出了符号注释
岩石的弹性模量、泊松比和孔隙度参数,就可以通过
式(3)计算出岩石骨架的压缩系数,然后,再通过
-岩石压缩系数,MPa
岩石骨架
式(2)计算出岩石(孔隙体积)的压缩系数。
的压缩系数,MPa';E一弹性模量,MPa;
岩石力学参数的测量极其简单,只要测量出了岩
岩石骨架的弹性模量,MPa;p岩石内应
石的应力ー应变关系曲线(图4),就可以确定出岩力(内压),MPa;V一岩石孔隙体