[发明专利]一种应用于测量岩石有效应力系数的方法

说明书

本发明提供一种应用于测量岩石有效应力系数的方法，属于测量技术领域。所述方法包括:对目标样品进行排水加载，使目标样品处于静水压力状态；对目标样品进行压力加载，依据所获得目标样品的轴向变形量、目标样品的横向变形量、目标样品的直径和目标样品的高度，来获得目标样品的体积应变量；获得目标样品的静水压力；依据静水压力和体积应变量，获得目标样品的体积压缩模量；对目标样品进行孔隙力加载，获得进行孔隙力加载之后的体积应变量；依据进行孔隙力加载之后的体积应变量，获得目标样品的耦合参数；依据体积压缩模量和耦合参数，获得有效应力系数。本发明达到提高有效应力系数的计算精度，简化了实验操作步骤的技术效果。

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别涉及一种应用于测量岩石有效应力系数的方法。

背景技术

对于有效应力中的Biot系数，即有效应力系数而言，有效应力系数是评价储层岩石的重要指标，对于研究储层岩石流固耦合机制尤为重要。有效应力是指土壤在荷载作用下，通过粒间接触面传递的平均法向应力，又叫粒间应力；会引起土体的变形和决定土的抗剪强度；土体的有效应力越大，其抗剪强度也越大。产生有效应力的原因主要有土体的重力作用和附加应力作用等。有效应力在二氧化碳地质封存、核废料地下处置以及油气资源开发过程中有着重要的应用。

在现有技术书，测量有效应力系数的常用方法是基于岩芯渗透率变化的Cross-plotting方法，通过获得恒定围压作用下，渗透率随孔隙力变化的关系曲线。取一系列渗透率作为参考值，来得到围压与孔隙力值的组合，围压与孔隙力值的线性关系的斜率即为有效应力系数。由于Cross-plotting方法主要适用于低渗透性岩石，并且假定在渗透率相同的条件下具有相同的有效应力系数，再运用图表线性拟合得到有效应力系数，所以Cross-plotting方法存在计算结果的精确性较差。

这就使得测量有效应力系数的现有技术中，存在计算结果精度较差，测量步骤复杂的技术缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在现有的测量有效应力系数技术中，存在计算结果精度较差，测量步骤复杂的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于测量岩石有效应力系数的方法，所述方法包括：对目标样品进行排水加载，使所述目标样品处于静水压力状态；对所述目标样品进行压力加载，获得所述目标样品的轴向变形量、所述目标样品的横向变形量、所述目标样品的直径和所述目标样品的高度；依据所述轴向变形量、所述横向变形量、所述直径和所述高度，获得所述目标样品的体积应变量；获得所述目标样品的静水压力；依据所述静水压力和所述体积应变量，获得所述目标样品的体积压缩模量；对所述目标样品进行孔隙力加载，获得所述进行孔隙力加载之后的体积应变量；依据所述进行孔隙力加载之后的体积应变量，获得所述目标样品的耦合参数；依据所述体积压缩模量和所述耦合参数，获得所述有效应力系数。

进一步地，所述应用于测量岩石有效应力系数的方法包括：所述目标样品是圆柱形岩石，所述目标样品的直径是50mm，所述目标样品的高度是100mm。

进一步地，所述所述对目标样品进行排水加载包括：调节所述目标样品的孔隙力，使所述孔隙力为零。

进一步地，所述依据所述轴向变形量和所述横向变形量，获得所述目标样品的体积应变量包括：所述轴向变形量是L；所述横向变形量是D；所述目标样品的高度是L₀；所述目标样品的直径是D₀；所述目标样品的第一应变量是ε₁；所述目标样品的第二应变量是ε₂；所述第一应变量依据公式ε₁＝L/L₀计算；所述第二应变量依据公式ε₂＝D/D₀获得。

进一步地，所述依据所述静水压力和所述体积应变量，获得所述目标样品的体积压缩模量包括：将所述静水压力和所述体积应变量形成散点图；分析所述散点图，根据所述体积应变量的线性关系，获得所述目标样品的体积压缩模量。