岩石应力_应变过程中渗透率变化分析
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微裂隙闭合和弹性化变形阶段被压密， 导致岩石的渗透率会随着应力增大至强度极限时被破坏并形成贯穿式裂隙， 随着岩石的渗透 率逐渐增大直至到最大化 ， 岩石 的渗透率会随应力的增加产生 由大变小的现象 ， 并表 现十分明显 ， 并且不 同岩性 的岩石存 在差异性变 化 。煤层底板岩层在横向上不同的区域在 回采工作全面推进过程中 ， 底板岩体 的渗透性会 随着破坏而 呈现 出规律 性变化 。因此 ， 分
煤 炭 开 采 对 煤 层 底 板变 形 破 坏 及 渗 透 性的 影 响
李杰 （ 昆明煤炭设计研究 院 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ １ １ ）
摘 要： 通过 系统地对煤炭开采工作及后期回采过程中对底板承受力 、 应变 力及所造成的破坏 和渗透性进行研究 ， 并对 实验工作 结果和理论探究进行分析归纳 ， 结果显示 ， 不 同岩性岩石 的渗 透性在应 变过程中呈现出应变函数 ， 岩石 的原 生态 缝隙和裂 缝较容易在
析煤炭开采对煤层底板变形的影响十分必要。 关键词 ： 煤炭开采 ； 煤层底板 ； 变形破坏 ； 渗 透性
中图分 类号 ： Ｆ ４ ２ ６ ． ２ １ ； Ｔ Ｄ ３ ２ ７ ． ３
文献标 志码 ： Ｂ
文章 编号 ： １ ０ ０ ８— ０ １ ５ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ６— ０ １ ２ ５— ０ ２ 岩性 岩石 的渗 透 率 增 至 最 大 ， 然 而就 这 一 点 而 言 不 同 的 岩石存 在 差异 性 变 化 ¨ Ｊ 。如 ： 李世平等人对殷庄 ｌ ６ 个 砂岩进 行 的全应 力 一应 变 过程是渗透率发生 的频度最大 的阶段 ， 岩 石破坏并非与渗透率 同步 ， 而是在破坏 达到一定程度
法 的模 拟 去探 寻煤 炭开 采 对煤 层 底 板破 坏 的 影 响 。这 种模拟方式是对不同煤层面的长度进行模拟计算。以 井田煤层 为例 ， 对煤 层的深 度、 厚度 以及倾 角进 行测 量， 再取模型的长、 宽、 高。模拟结果 出来之后 ， 明显的 发现有支撑应 力区， 在此区内煤层底 板承 受着空前高 压， 底板 岩体 对 应 力 呈 递 减 现 象 。底 板在 超 前 压 力 压 缩 区呈横 弯褶 皱 状 ， 岩 体 下 部 由于 受 到 水 平 的 拉 伸 而 产生裂隙， 随着拉力的增加会不断地变化 Ｊ 。 回采 工作 过程 中下 方 的底 板 岩 体会 随 着 工作 面 的 增 大而增 加 位移 ， 当工 作面 不 断 推进 时 ， 位 移 明 显加 深 水平应力是导致煤层底板 总应 力增 加， 造成煤板底部 破坏 深度 增 加 ， 破 坏 力 度 增 加 的重 要 原 因之 一 。因 此 在考虑煤层开采底板破 坏深度时 ， 必须对底板变形破 坏 有全面 的了解 。岩体 卸 载 区位 于 回采 工 作 面 及采 空 区， 卸载 区域 在 负 荷 过 程 中 能 够在 回 采 工 作 面 进 行 一 段 时 间后 比 较稳 定 的长 期保 存 下 来 ， 而 这 一 区 域 正 是 开采 过程 中矿 压 的直接 破坏 区域 ＿ ３ Ｊ 。煤 层 底 板 中 的垂 直应力在岩体中随着工作面长度 的增大 而增 加， 在回 采 工作 内 ， 煤 层底 板 的垂直 应 力 是不 断 减 小 ， 但在 回采 工 作之后 ， 它 的应 力将 逐 渐 增 大 。 根 据 模 拟 数 据 结 果 并 结合 实际 情 况 ， 在 整 个 开 采 煤 层 过程 中 呈 现 出 的 规 律就 是有 稳定 到不 稳定 再 到 稳 定 的过程 。煤 层 自上 而 下结构布 局可分 为三 带 ： 弯 曲下 沉带、 裂 隙带和 冒落 带 。横 向上不 同的 四个 区域 根 据 煤 体底 板 岩 体被 开 采
煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析
煤矿采空区岩体渗透性计算模型及其数值模拟分析孟召平;张娟;师修昌;田永东;李超【摘要】煤矿采空区岩体渗透性是煤矿采空区煤层气抽采设计的基本参数.从煤矿采空区岩体变形-破坏特征分析入手,通过理论分析研究了岩体渗透性与应力之间的耦合关系和模型,揭示了采空区岩体应力-应变和渗透性分布规律.研究结果表明:不同岩性岩石的渗透性在全应力-应变过程中为应变的函数,采空区岩体渗透性决定于岩体破坏程度和断裂的张开度,基于采空区岩体应力-应变导致断裂开度变化,推导了采空区岩体渗透系数与应力之间的三维关系与模型;应用FLAC3D计算软件,对采空区岩体应力-应变-渗透性进行了数值模拟计算,分析了采空区岩体的变形破坏的分区分带特征,在纵向上自上而下形成弯曲下沉带、断裂带和垮落带;在横向上划分为原岩应力区、超前压力压缩区、卸载应力区和岩体应力恢复区;揭示了采空区岩体渗透性分布与采空区岩体应力-应变和破坏规律相一致的特征.无论是垂直渗透系数比(Kz/Kz0),还是水平渗透系数比(Ky／Ky0),均随着距开采煤层垂直距离的增大,采空区岩体渗透性逐渐减小,且采空区边缘的渗透系数较大,采空区两侧煤柱区岩体渗透性显著降低.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)008【总页数】9页(P1997-2005)【关键词】煤矿采空区;应力-应变;破坏特征;渗透性【作者】孟召平;张娟;师修昌;田永东;李超【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌443002;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006【正文语种】中文【中图分类】P618.11随着煤层气勘探工作的不断深入，为保证煤层气勘探开发的持续性发展，抽采煤矿采空区煤层气，已成为煤矿区煤层气的重要资源之一。
裂缝型碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性分析
2017年04月裂缝型碳酸盐岩储层渗透率应力敏感性分析李成良邵洪志（东北石油大学，黑龙江大庆163318）摘要：储层岩石渗透率受应力变化而减小的现象称为储层岩石的应力敏感性。
研究岩石应力敏感性对于使用合理开采方案,保持油气井产能以及储层物性的实验室分析都具有重要意义。
以前研究多关注于孔隙型储层的应力敏感性,缺少对裂缝型碳酸盐储层的应力敏感性研究[1]。
本文针对碳酸盐岩储层裂缝的研究，选取不同宽度人工缝岩样,进行应力敏感性实验研究。
通过在相同的压力梯度下，测量不同裂缝岩心的渗透率变化，得到裂缝宽度对渗透率应力敏感性的影响。
关键词：碳酸盐岩；裂缝；渗透率；应力敏感性1实验原理和过程1.1实验原理首先制备具有不同裂缝宽度的岩心若干。
制作裂缝模拟材料要选择具有一定抗折性的固体薄片，该薄片在岩心制备过程中可以嵌入岩石骨架中，在岩心制备成功后可以用化学方法使该薄片生成水、气体或者其他不与岩石反应不滞留在岩石中的物质。
本实验采用的不同厚度的铝箔片，在岩心制备过程中嵌入到岩心骨架中，制备完成后用NaOH 溶液，溶解铝箔片，在岩心中形不同宽度的裂缝[6]。
设定一定的压力梯度，在此压力梯度下，测量不同裂缝宽度的岩心在每个压力下的渗透率，同过公式计算和作表分析每个岩心的应力敏感性。
最后综合分析裂缝宽度对碳酸盐岩渗透率应力敏感性的影响[2]。
1.2实验的样品制备实验岩心样品材料选自矿场现场的碳酸盐岩，将现场的碳酸盐岩粉碎成粉末备用，用铝箔片在岩心制备过程中嵌入岩心骨架中，带岩心成型后，用NaOH 溶液溶蚀掉铝箔片，在岩心中形成中空模拟裂缝[3]。
选取直径为2mm ，厚度分别为5μm 、10μm 15μm 的铝箔片各两个，用来制备六个岩心。
将碳酸盐岩粉末和环氧树脂充分混合搅拌均匀后放入岩心压制模具中，模具为直径2.5cm ，长度10cm ，然后向模具中加入准备好的一个铝箔片，用10MPa 的压力压制好岩心，其余五个岩心也用同样的压力压制。
岩石中两相相对渗透率测定方法
岩石中两相相对渗透率测定方法我折腾了好久岩石中两相相对渗透率测定方法，总算找到点门道。
说实话，刚开始做这个的时候，我真是一头雾水，完全不知道从哪下手，就是瞎摸索。
我先是按照一些传统的方法来，比如说用那种经典的稳态法。
这就像是给一群人排个整齐的队，一点一点往前走那样，一点点调整压力，让两种相态在岩石里稳定地流动。
但是这个过程特别慢，而且稍微有点差错，像压力控制得不太准啦，那得到的结果就天差地别。
我有一次，就因为那压力的小波动，最后得出来的数据完全不合理，当时那个挫败感，别提多强烈了。
后来，我又试了非稳态法。
咋说呢，这个就有点像赛马，给个突然的信号，让两相赛跑看情况。
但是这里面的门道也很多。
怎么确定起始的条件，什么时候算稳定，都是问题。
我就经常把握不好起始的饱和度，导致出来的数据也是乱七八糟的。
我自己总结了些经验呢。
不管是稳态法还是非稳态法，用来装岩石样品的仪器得好好检查密封情况。
有一次我测的时候结果特别奇怪，后来才发现是仪器有地方微微漏气，就像自行车胎有个小眼儿跑气一样，漏一点点都会让整个测试错得离谱。
然后，精确测量流量也超级重要。
为了测准这个流量，我尝试过各种流量传感器，就像挑选最合适的鞋子一样。
有的虽然看着高级，但是和我们这个系统不匹配，就是不好使。
我曾经因为没选好流量传感器，得到的渗透率值波动特别大。
我觉得在选择设备的时候，一定要参考之前做过类似实验的情况。
不要光看贵的或者新的设备，合适的才是最好的。
我还试着改进实验环境的温度和压力控制系统。
因为这个岩石里的两相渗透率是很敏感的。
就像人对天气很敏感似的，稍微温度或者压力有点不对头，那结果就走样了。
不过这个也是个摸索的过程，到底设定到多少最合适，我现在也不能说完全确定，还在不断地试呢。
还有观察相态变化的时候，一定要细致。
比如说有的时候，两种相态的界面不是那么清晰的，这个时候就得多从不同角度观察，用各种探测手段，就好像相亲的时候要从多个方面了解一个人一样，不然就容易误判饱和度之类的参数。
油气藏分析之储层岩石渗透率分析介绍课件
油气藏开发效果预测
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储层岩石渗透率分析是油气藏 开发的重要依据
02
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预测油气藏开发效果，为开发 方案制定提供依据
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储层岩石渗透率分析有助于优 化开发方案，提高开发效果
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储层岩石渗透率分析有助于降 低开发成本，提高经济效益
谢谢
演讲人
油气藏分析之储层岩石渗透率分析介 绍课件
目录
01. 储层岩石渗透率分析的重要性 02. 储层岩石渗透率分析方法 03. 储层岩石渗透率分析应用
储层岩石渗透率分析 的重要性
影响油气藏开发效果
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储层岩石渗透率分析是油气藏开
发的关键因素之一
02
渗透率分析结果直接影响油气藏
的开发方案和开采效率
高油气产量
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储层岩石渗透率分 析可以降低油气藏 开发过程中的风险 和成本，提高经济
效益
提高油气藏开发效益
1
2ห้องสมุดไป่ตู้
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储层岩石渗透率 分析是油气藏开
发的关键环节
准确的渗透率分 析有助于优化油
气藏开发方案
提高油气藏开 发效益，减少
环境污染
提高油气藏开 发效益，降低
开发成本
提高油气藏开 发效益，保障
能源安全
储层岩石渗透率分析 方法
实验室测试方法
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岩心分析法： 通过岩心样 品测试，获 取岩石渗透
率数据
压汞法：利 用汞的渗透 性，测量岩 石的渗透率
核磁共振法： 气体扩散法：
利用核磁共 通过气体扩
振技术，测 散实验，测
岩石渗透率资料课件
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环境地质评价与工程中的应用
地质灾害防治 岩石渗透率的资料可以帮助评估地质灾害的风险和可能性， 如滑坡、泥石流等，从而为防治地质灾害提供科学依据。
岩土工程设计 在岩土工程设计中，岩石渗透率的资料可以帮助设计者了 解土壤的力学性质和地下水的流动规律，从而更好地设计 工程的方案。
环境保护 岩石渗透率的资料可以帮助评估地下水对环境污染的影响， 如污染物迁移、地下水污染等问题的研究，从而为环境保 护提供科学依据。
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岩石渗透率资料获取与处理方法
岩石渗透率资料获取方法
实验室测量
通过专门的渗透试验设备，模拟地下条件，测定 岩石的渗透率。
现场测试
利用钻孔或地下水位观测井，通过水位降深或压 力降等方法测定岩石的渗透率。
间接方法
利用地球物理勘探方法，如电阻率法、声波测井 等，推断岩石的渗透率。
资料处理与解释流程
渗透率对开发效果的影响
渗透率对油气藏的开发效果有重要影响，主要体 现在以下几个方面
渗透率影响开发成本。低渗透率的油气藏开发成 本高，而高渗透率的油气藏则具有较低的开发成本。
渗透率影响采油速度和采收率。低渗透率的油气 藏采油速度慢，采收率低，而高渗透率的油气藏 则具有较高的采油速度和采收率。
渗透率影响环境保护。低渗透率的油气藏开采难 度大，采油速度慢，对地层破坏较小，有利于环 境保护，而高渗透率的油气藏则具有较大的地层 破坏和环境污染风险。
Hagen-Poiseuille模型
该模型考虑慢 的渗透率的计算。
03
岩石渗透率的分类与特点
低渗透性岩石
定义
低渗透性岩石是指渗透能力较弱 的岩石，其渗透率通常小于10^-
7 m^2。
储层岩石渗透率应力敏感滞后效应研究
笞 １ ４ ５
嚣பைடு நூலகம் 。
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ｌ ０ ３
１ ５ ２
２ 实验 岩心 的渗 透 率变 化
２ １ ． 取 心 过 程
实 验 岩 心 通 常 经 历 钻 井 取 心 、 内 岩 心 制 备 等 室 工 序 ， 是 一 个 应 力 释 放 过 程 。 岩 到 达 实 验 室 时 ， 这 － ５
过 程 ‘ 层 岩 石 可 能 会 出 现 明 显 的 渗 透 率 应 力 敏 感 ， 储
滞 后 效 应 。本 文 研 究 了储 层 岩 石 渗 透 率 应 力 敏 感 滞 后 效 应 ， 定 义 了储层 岩 石渗 透率 不 可逆 损 害率 ， 并 评
价 了储 层 岩石 渗透 率 的不 可逆 损 害程 度 。 １ 储 层渗 透率 应 力敏 感 滞后 效应 在 高 压 孔 渗 仪 上 利 用 拟 三 轴 应 力 岩 夹 持 器 进 － ５ 行 岩 应力 敏 感 实验 ， 不 同净覆 压 下测定 渗透 率 ， － ５ 在 获 得 了 净 覆 压 与 渗 透 率 的 关 系 。 图 １是 净 覆 压 从 ２ ＭＰ ａ增 加 到 ４ Ｐａ 又 降 低 到 ２Ｍ Ｐ 、 升 高 到 ４ ＯＭ 、 ａ再 ０ Ｍ Ｐ 、 后 又 降 低 到 ２Ｍ Ｐａ的 过 程 中渗 透 率 的 变 化 ａ之
对 于 油 气 藏 岩 石 来 说 ， 着 油 气 的 采 出 及 地 层 随 压 力 的 下 降 ， 上 覆 岩 层 压 力 作 用 下 ， 层 岩 石 可 能 在 储 发 生 弹 性 或 弹 塑 性 形 变 、 隙 空 间 压 缩 或 微 裂 缝 闭 孔 合 ， 使 储 层 岩 石 渗 透 率 下 降 ［ ， 于 油 气 藏 的 开 致 １ 对 ］
采动 岩溶山体 渗透力 变化特征 岩层裂隙 扩展机制
采动岩溶山体渗透力变化特征岩层裂隙扩展机制
采动岩溶山体在受到采动影响后，其渗透力会有以下变化特征：
1. 采动影响初期，岩溶裂隙导水性增大，岩体渗透能力显著增强。
2. 随着时间的推移，岩体逐渐趋于稳定，渗透力裂隙的扩展受到抑制，但采动影响带内的岩体仍具有一定的渗透能力。
岩层裂隙在采动影响下，裂隙会不断扩展，形成一系列新的导水裂隙
通道，导致地下水流动。
具体来说，采动诱导岩体内聚力降低，破坏
岩体完整性，使岩体由完整性好的连续体向不完整、分散体系转化。
同时，采动还使岩体产生应力重分布，导致岩体产生裂隙、节理和层
理面，为水的流动提供了通道。
此外，采动还可能诱发岩溶作用，形成溶洞和溶蚀孔洞等导水裂隙通道。
这种通道在垂直和近水平方向上能够形成稳定的水流通道，对地
下水资源具有重要意义。
总之，采动会对岩溶山体产生重要影响，导致岩层裂隙的扩展和渗透
力的变化。
这种变化特征和扩展机制为地下水资源评价和开采提供了
重要依据。
岩石渗流中的流动特性分析
岩石渗流中的流动特性分析1. 引言岩石渗流是指在岩石中由于孔隙或裂隙的存在而形成的水流动现象。
在地质工程、水资源管理和环境保护等领域中，对岩石渗流的流动特性进行深入的分析和研究具有重要意义。
本文将从渗透性、渗流速度和渗流路径等方面对岩石渗流中的流动特性进行详细分析，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
2. 岩石的渗透性岩石的渗透性是指岩石对流体渗流的能力。
岩石材料中的孔隙和裂隙是决定渗透性的主要因素。
孔隙是指岩石中的空隙，可以是原生孔隙、溶蚀孔隙或构造孔隙等。
裂隙是指岩石中的断裂和裂纹，可以是构造裂隙、岩体应力破裂引起的裂隙或岩石的表面裂纹。
岩石的渗透性与孔隙或裂隙的形态、尺寸、连通性以及流体的粘度和密度等因素密切相关。
岩石渗透性的量化可通过测定渗透率来实现。
渗透率是指单位面积上单位时间内单位压力差引起的渗流量。
测定渗透率的方法有恒定压力法、恒定渗流法和恒定应变法等。
不同方法适用于不同孔隙或裂隙情况下的渗透性测定。
渗透率与渗透性之间的关系为：渗透率 = 渗透性 × 压力差3. 渗流速度分析岩石的渗流速度是指单位面积上单位时间内流体通过岩石孔隙或裂隙的速度。
渗流速度受到渗透性、压力差、流体粘度和岩石孔隙结构等因素的影响。
渗流速度可以通过Darcy定律来描述，即：Q = k · A · ΔP / μL其中，Q是渗流速度，k是渗透率，A是渗流面积，ΔP是压力差，μ是流体粘度，L是渗流路径的长度。
岩石渗流速度的分析旨在研究岩石孔隙或裂隙对渗流速度的限制作用。
不同渗流路径中的孔隙尺寸和连通性会对渗流速度产生不同的影响。
此外，岩石的渗透性也会影响到渗流速度的大小，渗流速度随渗透率的增大而增大。
4. 渗流路径分析在岩石中，渗透性不均匀会导致渗流路径的复杂性。
不同类型和尺寸的孔隙和裂隙会影响渗流路径的方向和形态。
渗流路径的研究对于地下水资源的开发和管理具有重要意义。
渗流路径可以通过流态分布图来表示。