Упругие свойства

1.

КОЛЛЕКТОРСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
(Презентация лекции № 11)
УПРУГИЕ СВОЙСТВА
Лектор: доцент Дахнов А.В.
Кафедра исследования нефтегазовых пластовых систем
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта
ООО «Газпром ВНИИГАЗ» 2015

2. УПРУГИЕ СВОЙСТВА

УПРУГОСТЬСВОЙСТВО ВЕЩЕСТВ СОПРОТИВЛЯТЬСЯ ПОД
ВОЗДЕЙСТВИЕМ МЕХАНИЧЕСКИХ
НАПРЯЖЕНИЙ ИЗМЕНЕНИЮ ОБЪЕМА И
ФОРМЫ (ТВЕРДЫЕ ТЕЛА) ИЛИ ТОЛЬКО
ОБЪЕМА (ЖИДКОСТИ И ГАЗЫ), ЧТО
ОБУСЛОВЛИВАЕТСЯ ВОЗРАСТАНИЕМ
ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ ВЕЩЕСТВА
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

3. ДЕФОРМАЦИИ ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ

ОБРАТИМЫЕ ДЕФОРМАЦИИ – вещество
восстанавливает свои форму и объем при
снятии напряжений
НЕОБРАТИМЫЕ ДЕФОРМАЦИИ – остаются
при превышении предела упругости
(остаточные деформации).
Изменение объема твердых тел характеризуются
относительными объемными деформациями.
Изменение формы –Состояние
деформациями
сдвига.
разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

4. ДЕФОРМАЦИИ ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ

Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

5. ДЕФОРМАЦИИ ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ

Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

6. ДЕФОРМАЦИИ ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ

Основные постоянные:
Модуль Юнга Е (модуль продольной упругости)
Коэффициент Пуассона ν
(коэффициент поперечного сжатия)
Константы Ламе λ и G (G – модуль сдвига)
Коэффициент объемной сжимаемости β
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

7. Модуль Юнга E

Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

8. Модуль Юнга E

Модуль линейного удлинения
р1 = Ее1,
где р1 – линейное напряжение (растягивающее
или сжимающее);
е1 – деформация = Δа1/ а1;
Е = а1 р1 /Δа1[кг/см2]
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

9. Коэффициент Пуассона ν

Коэффициент поперечного сжатия:
Коэффициент пропорциональности
между продольными е1 и поперечными
е2 деформациями.
е2 = ν е1
е1 = - Δа1/ а1 и е2 = Δа2/ а2
ν = е2 / е1
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

10. Коэффициенты Ламе λ и G

λ = νE/(1- ν)(1 – 2 ν)
G = E/2(1+2 ν)
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

11. Коэффициент сжимаемости β

ΔV/V = 3(1-2ν)/Ep,
p – среднее нормальное напряжение
=(px + py + pz)/3
К = 1/3(1-ν) – модуль всестороннего
сжатия (растяжения)
β = 1/К = -ΔV/pV = 3(1-2ν)/E [м2/кг ]–
коэффициент сжимаемости
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

12. Коэффициент сжимаемости β

Коэффициент сжимаемости скелета
βск = (-1/V)(dV/dp) = (-1/Vск) (dVск/dp)
Коэффициент сжимаемости порового
пространства породы
βп = - (-1/Vп) (dVп/dp)
Коэффициент сжимаемости твердой фазы породы
βтв = [-1/(V-Vп)][d(V-Vп)/dp] = (-1/Vтв) (dVтв/dp)
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

13. Коэффициент сжимаемости β

Коэффициент сжимаемости жидкости
βж = (-1/Vж) (dVж/dpж)
V = Vск = Vп + Vтв
βск = Кпβп + βтв
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

14. Скорость распространения упругих колебаний

Скорость - важнейший кинематический параметр упругих
волн.
Под влиянием деформаций в твердых упругих
бесконечных средах возникают продольные (P) и
поперечные (S) волны.
Продольные волны связаны с деформациями объема
среды (сжатия-растяжения).
Поперечные волны связаны с деформацией формы
среды.
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

15. Скорости продольных и поперечных волн

Vp и Vs =f (коэффициентов и модулей упругости)
Vp = √(λ + 2μ)/ δм;
Vp=√[E(1-ν)]/δм[(1+ν)(1-2ν)];
Vp=√(К + 4/3G)/ δм
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

16. Скорости продольных и поперечных волн

Vs = √E/2δп(1+ν) = √[3(1-2ν)]/[2βп(1+ν)] =
= √G/δп;
Vp/Vs = √2(1-ν)/(1-2ν);
Модуль Юнга E = [δпV2s (3 V2s - 4 V2р)]/2(V2р - V2s);
Коэффициент Пуассона ν = (V2р - 2 V2s)/2(V2р -V2s);
Модуль сдвига G = δпV2s;
Модуль объемного сжатия К = 1/β = δп(V2р - 4 V2s/3)
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

17. Интервальное время ΔТ(мкс/м)

V = 1/Δt или Δt = 1/ V
V – основная характеристика в
сейсморазведке
Δt - в акустических исследованиях скважин
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

18. Уравнение среднего времени

Δtп = Δtтв(1-Кп)+ΔtжКп
Δtтв-
Кварц –
164 мкс/м
Полевой шпат – 160 –»Кальцит 155 –»Доломит 142 –»Глина 172 –»Ангидрит 164 –»Каменная соль - 208 – 230 –»-
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

19. Уравнение среднего времени

Δtж - заполнитель порового
пространства
Вода
~ 667мкс/м (V = 1500 м/c)
Нефть
~ 769 мкс/м (V = 1300 м/с)
Воздух ~ 3030 мкс/м (V = 330 м/с)
Метан
~ 2040 мкс/м (V = 490 м/с)
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

20. Петрофизические связи

Ботуобинскии горизонт
Интервальное времия пл., мкс/м
250,0
200,0
150,0
y = 3,87x + 179,11
R2 = 0,91
100,0
50,0
0,0
0,0
5,0
10,0
15,0
Состояние разработки
пл, %
Пористость
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

21. Акустическая жесткость (акустический импеданс) Vpδ

Ботуобинскии горизонт
Акустический импеданс, 10 6 кг/м2с
14,0
13,0
y = -0,32x + 13,73
R2 = 0,94
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
0,0
5,0 Состояние разработки Пористость,
10,0
%
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта
15,0

22. Вопросы для самоконтроля

1. Дайте физическое толкование основным упругим
константам (модуль Юнга, коэффициент Пуассона,
модуль сдвига, модуль всестороннего сжатия.
2. От каких факторов зависит скорость упругих волн в
минералах, магматических и метаморфических горных
породах?
3. В чем особенности распространения упругих волн в
пористых осадочных породах?
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) на 01.01.2007
Лаборатория физики пласта

23.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
internet: www.vniigaz.ru
intranet: www.vniigaz.gazprom.ru
e-mail: [email protected]
телефон: (+7 495) 355-92-06
Состояние разработки
Мыльджинского газоконденсатнонефтяного месторождения (Томской области) факс:
на 01.01.2007
(+7 495) 399-32-63
Кафедра исследования
нефтегазовых
пластовых систем
Лаборатория
физики пласта