一种应用于测量岩石有效应力系数的方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于测量岩石有效应力系数的方法
本专利技术属于测量
，特别涉及一种应用于测量岩石有效应力系数的方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。进一步地，所述应用于测量岩石有效应力系数的方法包括：所述体积应变量是εv；所述体积应变量依据公式εv＝ε1+2ε2计算；所述孔隙力是p；所述静水压力是σm；所述体积压缩模量是Kb；所述体积压缩模量依据所述公式Kb＝(△σm/△εv)∣△p＝0获得。进一步地，所述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包括：向所述目标样品的孔隙内注入所述流体，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。进一步地，所述应用于测量岩石有效应力系数的方法包括：所述耦合参数是H；所述进行孔隙力加载之后的体积应变量是εv0；所述耦合参数依据公式H＝(△p/△εv0)∣σm＝0获得。进一步地，所述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包括：所述有效应力系数是b；所述有效应力系数依据公式b＝Kb/H获得。有益效果：本专利技术提供一种应用于测量岩石有效应力系数的方法，通过对目标样品进行排水加载，使目标样品处于静水压力状态；在目标样品处于静水压力状态中，对所述目标样品进行压力加载。在压力加载过程中，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，来计算出所述目标样品的积应变量；并且依据所述静水压力和所述体积应变量，来计算出所述目标样品的体积压缩模量。同时，对所述目标样品进行孔隙力加载，根据所述孔隙力加载之后的体积应变量，来计算出所述目标样品的耦合参数。最后，依据上述所计算出的体积压缩模量和耦合参数，来计算出有效应力系数。从而使目标样品保持静水压力不变，只需通过对目标样品的孔隙进行压力加载，使孔隙压力引起目标样品的体积应变，将压力加载过程中所获得的体积压缩模量和耦合参数，即可求出有效应力系数。从而达到了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。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种应用于测量岩石有效应力系数的方法流程图。具体实施方式本专利技术公开了一种应用于测量岩石有效应力系数的方法，通过对目标样品进行排水加载，使目标样品处于静水压力状态；在目标样品处于静水压力状态中，对所述目标样品进行压力加载。在压力加载过程中，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，来计算出所述目标样品的积应变量；并且依据所述静水压力和所述体积应变量，来计算出所述目标样品的体积压缩模量。同时，对所述目标样品进行孔隙力加载，根据所述孔隙力加载之后的体积应变量，来计算出所述目标样品的耦合参数。最后，依据上述所计算出的体积压缩模量和耦合参数，来计算出有效应力系数。从而使目标样品保持静水压力不变，只需通过对目标样品的孔隙进行压力加载，使孔隙压力引起目标样品的体积应变，将压力加载过程中所获得的体积压缩模量和耦合参数，即可求出有效应力系数。从而达到了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。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本专利技术实施例所提及的A和/或B，表示了A和B、A或B两种情况，描述了A与B所存在的三种状态，如A和/或B，表示：只包括A不包括B；只包括B不包括A；包括A与B。同时，本专利技术实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于测量岩石有效应力系数的方法，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种应用于测量岩石有效应力系数的方法，其特征在于，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。2.依据权利要求1所述应用于测量岩石有效应力系数的方法，其特征在于，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。3.依据权利要求2所述应用于测量岩石有效应力系数的方法，其特征在于，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。4.依据权利要求2所述应用于测量岩石有效应力系数的方法，其特征在于，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获得；所述第二应变量依据公式ε...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡大伟，丁长栋，周辉，张传庆，卢景景，杨凡杰，朱勇，高阳，魏天宇，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42