再论岩石压缩系数的几个错误

justbetoo

cllipe 发表于 2013-12-8 16:25
明白了，就是不想暴露自己的真实身份，不像我，到处都是实名制。

探讨学问，想实名就实名，便于线上线下探讨，不想实名也可以，高手终纠是高手！

smartdou

773377 发表于 2013-12-8 14:28
Hall和他后面五十年的人真蠢，居然想不到可以用弹性模量。

“岩石压缩系数”（我不知道你说的是哪个C） ...

同意上述观点。因为这些观点已经被前人的实验和现场实践所证实。

smartdou

Benbiao: 第一、岩石的压实变形和压缩变形阶段如何界定？理论依据是什么？具体实例有没有？
Cllipe: 答：有的，压实变形以颗粒的重排为主，压缩变形过程中颗粒不会产生重排，只会产生体积的压缩。青海的涩北气田目前就处在压实阶段，岩石极其疏松，取出后无法成型，泥岩盖层的孔隙度依然很高。压实变形的油气田就遇到过这么一个。遇到的其他油气田，岩石的胶结程度都很高，致密坚硬，不可能存在压实变形，加压只会产生压缩变形。

本人提供一幅青海涩北气田的6-3-3井声波测井曲线，请大家讨论。



很显然用Cllipe上面的解释“涩北气田曲线目前处在压实阶段”，究竟如何解释该测井曲线请大家分析一下。

773377

cllipe 发表于 2013-12-8 10:03

岩石压缩系数测量新方法-李传亮.pdf

弹性模量，新方法？我能数得出来的详细论述多孔介质的压缩性与弹性模量关系及实验分析的经典论文不下十篇，都是四五十年前甚至更老的老文章，涉及不同的实验过程、结果分析、“表皮”、疏松与致密岩石的力学差异分析、单向与三向压缩所造成的差异性的力学推导等等。

Geertsma, J. 1966, Problem of Rock Mechanics in Petroleum Production Engineering

van der Knaap, W. 1959, Nonlinear Behavior Of Elastic Porous Media

Biot, M. A. 1941, General Theory Of Three-Dimensional consolidation

Geertsma, J. 1957, The Effect of Fluid Pressure Decline on Volumetric Changes of Porous Rocks

Carpenter, C. B. and Spencer, G. B. 1940, Measurements of compressibility of consolidated oil-bearing sandstone

Teeuw, D. 1971, Prediction of Formation Compaction from Laboratory Compressibility Data

Kumar, J 1976, The Effect of Poisson's Ratio on Rock Properties

Biot, M. A. and Willis, D. G. 1957, The Elastic Coefficients of the Theory of Consolidation

Dobrynin, V.M. 1962, Effect of Overburden Pressure on Some Properties of Sandstones

smartdou

Benbiao: 第二、Cllipe教授认为在岩石的压缩变形阶段孔隙度不随着有效应力的增加而变化。下面我会给出几个实例，请教授帮我解释一下。

Cllipe 答：你的这些图孔隙度随深度的变化很复杂，深度跨度很大，也不是只有应力的作用结果，还有溶蚀和重结晶的作用，所以，综合作用下的孔隙度变化曲线不能简单划分为压实和压缩阶段。我们提出压实和压缩作用只是针对应力作用过程，不包含其他的地球化学作用。


划分压实阶段和压缩阶段也不能仅仅根据孔隙度的数值，而是要根据整条压实曲线，你下面三幅图只有孔隙度数据根本无法判断。浅层的压实作用过程，由于存在颗粒重排，孔隙度减小的非常快，一般按照指数规律递减；深层的压缩阶段，颗粒排列已经紧凑并且胶结，孔隙度变化减慢，甚至还有波动，波动也是因为岩性变化所致。两个阶段的分界点，大概就是成岩程度。这是大致的分段，主要是为了研究岩石的压实和压缩机制，有助于理解岩石的排液和排烃机制。

本人认为压实和压缩都是岩石在各种热力、流体作用、化学作用、物理化学作用和上覆岩石压力综合作用的结果。不存在什么所谓的压实只是针对应力作用过程，这个说法实实在在是与实际岩石压实和成岩相差甚远，没有丝毫讨论的地质和工程价值。

smartdou

773377 发表于 2013-12-8 23:09
弹性模量，新方法？我能数得出来的详细论述多孔介质的压缩性与弹性模量关系及实验分析的经典论文不下十篇 ...

请大家下载并能认真阅读773377提供的珍贵的经典资料，真正搞清楚弹性模量与压缩系数的真正关系，也能透彻分析所谓“新方法”的错误之所在。

773377

cllipe 发表于 2013-12-8 23:17
有用弹性模量法测量岩石压缩系数的论述吗？

见Teeuw 1971年的综述。那已经是比较晚期的回顾性文章了，理论推导还得看更老的。当然，人家没用你那公式，所以，大概可以说你那公式是新的，方法是早就有的。

773377

cllipe 发表于 2013-12-9 00:38
他关心的是岩石外观体积随外压的变化，我关心的是岩石孔隙体积随内压的变化。

孔隙体积和压缩系数，与有效应力的函数关系，由van der Knaap在1959年提出。而有效应力与泊松比的讨论在该论文附录里。

773377

smartdou 发表于 2013-12-9 00:49
cllipe 发表于 2013-12-8 14:27
第二、Cllipe教授认为在岩石的压缩变形阶段孔隙度不随着有效应力的增加而 ...

有一种情形可以保证体积缩小而孔隙度不变，就是下图的情形。


各方向上的的压力随时保持一致，颗粒与孔隙保持同步缩小，则孔隙体积与总体积之比不变，即孔隙度不变。不过我还找不到什么造岩矿物有如此教科书般理想的力学性质。

smartdou

Benbiao:对于碳酸盐岩油藏来说，如果您用溶蚀和重结晶作用来解释孔隙度的变化，尚可接受。但是对于砂岩油藏，溶蚀和重结晶作用有多大的影响不好说。
我提到的三个具体的油田，都能取出完整的岩心来做实验，按照您的理论（颗粒不再发生重排），是否已经越过压实作用阶段到了压缩变形阶段？另外，埋藏最深的油藏（最右图）我们从岩石薄片上（下图）没有发现石英的次生增大现象，可大体判断基本没有重结晶作用，但是孔隙度依然最小（平均孔隙度22%），如何解释？

Cllipe:岩石都已经胶结成型了，从应力分析上肯定进入压缩阶段了，不管它有没有溶蚀和重结晶作用。把岩心取到地面的过程，就是一个卸载过程，也就是一个弹性膨胀过程。实验室再加载，只要加载应力没有超过地下受到的最大应力，就只会产生压缩变形或弹性膨胀，不会产生压实变形或塑性变形。


当然是压实作用对孔隙度的影响最大，把80-90%的孔隙度压实为5-30%。溶蚀作用在地面影响大，在地下影响不大。压缩作用不改变孔隙度。胶结作用影响也不是很大，因为胶结物的含量较少，关键是胶结的位置都是小孔隙，对储集油气没多大意义。颗粒重排才是孔隙度减小的最大原因。

本人认为：只要岩石产生压缩变形，孔隙度就会发生变化。压实的压缩变形见下图



只要学习过初中物理的人都会理解上面这张图，当岩石受到压缩力（弹性范围）P以后，其轨迹是AC，而不是AB，而Cllipe认为岩石受压缩变形的轨迹偏偏是AB，大家想想有这种弹性变形吗？弹性变形不等于不变形。 如果不变形的话，弹性力学就失效了。可以说在某个测试点，我们得到的只是一个静态数据，而在随着时间的连续点上我们看见的是轨迹AC，而不是AB。我们研究岩石应力敏感性是研究的岩石受压的整个过程，而不是某个静态点上的数据。所以，Cllipe压缩阶段孔隙度不变的说法是错误的。