四川盆地灯影组藻凝块白云岩升尺度岩石力学参数研究

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单位西南石油大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室;油气钻完井技术国家工程研究中心欠平衡/气体钻井实验室;西南石油大学石油与天然气工程学院;
来源岩石力学与工程学报
出版年2025
期号09
摘要
四川盆地灯影组藻凝块白云岩储层孔、洞发育明显,非均质性强,常规力学实验方法难以获得较为准确的岩石力学参数。结合纳米压痕实验与微CT扫描技术,获取藻凝块白云岩的细观岩石力学参数及孔洞分布特征。在此基础上,依据离散元理论,建立具有真实孔洞特征分布的数字岩心模型。进一步通过露头数字化孔洞提取技术,建立具有大尺寸缺陷的岩块模型,实现纳米级向厘米级的尺度升级。利用岩块模型模拟现场多尺寸取心,明确室内实验向地质工程尺度的岩石力学参数转换规律。研究表明:四川盆地灯影组藻凝块白云岩孔洞、藻格架发育明显,溶蚀作用显著,孔喉间连通性差且分布不均。矿物弹性模量满足Weibull分布,数字岩心模型单轴抗压强度和弹性模量误差分别为1.2%和5%,模拟和实验得到的破坏模式吻合良好。升尺度模拟取心结果显示,单轴抗压强度和弹性模量随取心尺寸增大呈现先快速下降后平稳的趋势,尺寸效应逐渐减弱。岩块模型的破坏主要集中于孔洞周边,具体表现为孔洞受外载荷后变形,微裂纹出现并沿孔洞边缘扩展,扩展路径经另一孔洞后连通形成“空腔”。边缘孔洞(尤其是近自由边界孔洞)会促进裂纹萌生与扩展,其影响程度随孔洞与边缘距离的增大而减弱。藻格架在力的传递过程中易与周边矿物发生相对错动,从而促进剪切裂纹的形成与扩展。

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