بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
مکانیک سنگ نفت
اسلاید 2 :
مکانیک سنگ نفت
فصل هفتم
خواص مکانیکی و اطلاعات حاصل از تحلیل آزمایشکاهی
(Mechanical Properties and Stress Data From Laboratory Analysis)
اسلاید 3 :
تخمین رفتار مکانیکی سنگ برجا : نیازمند دانستن وضعیت تنش و فشار منفذی در عمق مورد نظر، مدول الاستیک و پارامترهای مقاومتی مربوطه و احتمال وقوع رفتار خزشی یا سایر انواع رفتار غیر الاستیک و تاثیر این رفتارها می باشد.
خواص مکانیکی و اطلاعات حاصل از تحلیل های آزمایشگاهی
منبع اصلی دادهها، مغزه مواد و اطلاعات ثبت شده در فیلد ( اندازه گیری صورت گرفته در حین حفاری، لاگ های وایرلاین، داده های لرزه ای و انواع آزمونهای داخل چاهی) میباشد.
لاگهای مورد استفاده به طور مداوم دادههایی را در اعماق مختلف ثبت و ذخیره میکنند اما پارامترهایی که بطور مستقیم برای تجزیه و تحلیلهای مکانیک سنگی مورد نیاز است، اندازهگیری نمیکنند.
ما بایستی به سنگهایی که تحت آزمایش قرار میگیرند، دقت کنیم: چون مغزههای موجود در آزمایشگاه به طور کامل نشاندهندۀ سازندهایی که قصد مطالعۀ آنرا داریم، نمیباشند. همچنین ممکن است در حین مغزه گیری مخدوش و یا طی پروسۀ حمل و نقل دچار آلتراسیون شده باشد. که از این مشکلات برخی غیر قابل حل و برخی دیگر با روشهای مناسب آمادهسازی نمونه یا اعمال برخی اصلاحیات، قابل حل میباشد. از سوی دیگر اگر روشهای آماده سازی نمونه بصورت مناسب صورت نگیرد، خطاهای زیادی در نتایج آزمایش ممکن است بوجود آید.
اسلاید 4 :
فهرست مطالب
مغزه های سنگی در آزمایشگاه
تجهیزات آزمایشگاهی
آزمونهای آزمایشگاهی تعیین خواص مکانیکی سنگ
آزمونهای آزمایشگاهی برای تعیین تنش
اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 5 :
مغزه های سنگی مورد استفاده در آزمایشگاه
مغزه
استفاده از مغزهها تنها راه برای برای اندازه گیری مستقیم مقاومت سنگ و پارامترهای مکانیکی استاتیکی سنگ میباشد
مغزه ها ، تنها ازسطوح گسسته ای در دسترس بوده و تنها نماینده سازندهایی در داخل و یا در نزدیکی خود چاه میباشند. دسترسی محدود به مغزه میتواند سبب عدم اطمینان در نتایج شود. به طور معمول، مغزه ها عمدتا در مخازن گرفته میشوند ، در حالی که رفتار مکانیکی طبقات فوقانی در بروز مشکلات حفاری، فرونشست و تفسیر لرزههای تکراری در حین تخلیه مخزن، از اهمیت زیادی برخوردار میباشد.
یک پلاگ مغزه مورد استفاده در تستهای مکانیکی استاندارد، قطری در حدود 1- 5/2 اینچ دارد. تنها در موارد خاص این مقدار بزرگتر (4-5) اینچ و یا کوچکتر (1- 1/0) اینچ استفاده میشود. این بدان معناست که مغزه های تست شده در صورت ناهمگونی، نمی تواند نماینده محدودۀ مورد بررسی باشد.
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 6 :
تاثیر اندازه
از لحاظ آماری، انتظار میرود که یک نمونۀ بزرگتر شامل ترکهای بزرگتری نسبت به یک نمونۀ کوچک باشد. از لحاظ کیفی، این امر سبب میشود که مقاومت نمونه با کاهش اندازه نمونه، افزایش یابد.
در واقع، آزمایشات صورت گرفته بر روی سنگهای رسوبی برخی از اوقات ممکن است روند مخالفی را نشان دهند (مقاومت با حجم نمونه افزایش می یابد).
در استاندارد ارائه شده توسط ISRM (انجمن بین المللی مکانیک سنگ) (براون (اد)، 1981)، پیشنهاد شده است که قطر یک نمونه آمادهسازی شده برای آزمایش مکانیک سنگی باید حداقل ده برابر قطر بزرگترین دانه درسنگ باشد.
.
مغزه های سنگی مورد استفاده در آزمایشگاه
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 7 :
مغزه های سنگی
آلتراسیون مغزه
یک نمونه سنگ به احتمال زیاد به هنگام انتقال از محل برداشت تا آزمایشگاه دچار تغییر شکل و آلتراسیون میگردد.
محل برجا: عمق یک یا چند کیلومتر، دمای محیطی 50-150 ° C، و تعادل شیمیایی با مایع منفذی موجود.
در صورتی که در شرایط جوی :تنش، فشار منفذی و درجه حرارت اتمسفر
همچنین در تماس با برخی از گلهای حفاری شیمیایی، فعال / غیر فعال، و فیلتر گل ممکن است در مغزه نفوذ کند.
بنابراین مکانیسم های اصلی تغییروضعیت و آلتراسیون مغزه عبارتند از رهاسازی تنش، رهاسازی فشار منفذی (به خصوص در سنگهای با نفوذپذیری کم)، اثرات حرارتی و شیمیایی ناشی از وجود گل. مغزه ها ممکن است در اثر متۀ حفاری و انتقال و نگهداری نامناسب متعاقباً دچار آسیب گردد
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 8 :
مغزه های سنگی
آزاد سازی تنش از مغزه
هنگامیکه مغزه حفر می شود ابتدا تنش عمودی کاهش می یابد، در حالی که تنش افقی زمانی کاهش می یابد که مغزه وارد تیوب مغزه گیریمیشود. بنابراین یک بازۀ زمانی وجود دارد که در آن تنش افقی ممکن است به طور قابل توجهی بزرگتر از تنش عمودی باشد. این زمان ممکن است سبب تسلیم و / یا شکست مغزه گردد. در نتیجه مقدار بازیابی مغزه و اندازه قطعات بازیافت شده ، میتواند اندازهگیریهای کیفی از مقاومت سنگ باشد
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 9 :
مغزه های سنگی
اثرات آلتراسیون مغزه
تست های آزمایشگاهی صورت گرفته نشان میدهد که در مورد ماسه سنگها، آلتراسیون حاصل از آزاد شدن تنشها، سبب کاهش مقاومت فشاری تک محوره، سفتی و سرعتهای صوتی و افزایش حساسیت تنش میگردد .
شیلها ممکن است دارایی نفوذپذیری در حد نانو دارسی یا کمتر باشند، بدان معنی که تعادل فشارمنفذی با استخراج مغزه از عمق دیگر برقرار نمیباشد. بنابراین، شکست کششی به احتمال بسیار زیاد، چه بصورت ماکروسکوپیک و یا روی سطح میکروسکوپی رخ میدهند. این فرایند همانند انبساط حجمی در حین مغزه گیری و بازیابی، باعث می شود که مغزه شیل به صورت ناقص در هنگام رسیدن به سطح اشباع باشد.
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 10 :
مغزه های سنگی
اثرات آلتراسیون مغزه
تست های آزمایشگاهی صورت گرفته نشان میدهد که در مورد ماسه سنگها، آلتراسیون حاصل از آزاد شدن تنشها، سبب کاهش مقاومت فشاری تک محوره، سفتی و سرعتهای صوتی و افزایش حساسیت تنش میگردد .
عملیاتهای دیگر صورت گرفته در سکوی حفاری، در طول حمل و نقل، ذخیره سازی و قبل از آزمایش در آزمایشگاه، میتواند در نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل مکانیک سنگی آزمایشگاهی مهم باشد. دو مشکل عمده مربوط به سنگ های رسوبی وجود دارند که عبارتند از 1) این سنگها از لحاظ مکانیکی میتوانند ضعیف و در برخی موارد کاملا تحکیم نیافته باشند و 2) این نوع از سنگها به وجود و در معرض قرار گرفتن سیال حفاری و یا از دست دادن سیالات حفاری حساس میباشند.
برای ماسه سنگهای ضعیف تحکیم یافته، دست نخوردگی نمونه ها تنها در صورتی حفظ میشود که بلافاصله پس از مغزه گیری، نمونهها منجمد شود، و تا زمانی که در سلول سه محوری نصب شدهاند، در همین حالت بمانند. با این حال، در صورت امکان بایستی از انجماد اجتناب نمود، انجماد میتواند سبب فروپاشی و تبلور مجدد این کانیها شود. اگرکانیهای رس به عنوان سیمان عمل کنند، این مساله به طور واضح بر روی خواص مکانیکی تاثیر گذار خواهد بود.
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 11 :
مغزه های سنگی
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 12 :
مغزه های سنگی
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 13 :
مغزه های سنگی
آماده سازی نمونه ها
معمولاً مغزههای گچی و نمکی در سیالاتی اشباع از خود، نگهداری می شوند.
تاثیر اندازه مغزه ها
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 14 :
تجهیزات آزمایشگاهی
تجهیزات آزمایشگاهی
یک آزمایشکاه استاندارد مکانیک سنگی برای مطالعات سنگ های رسوبی شامل (نگاه کنید به شکل7-3) تجهیزات زیر است:
•قالب بار
• سلول سه محوری.
• سیستم فشار محصور کننده.
• سیستم فشار منفذی
• کامپیوتر برای کنترل و پردازش داده ها
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 15 :
تجهیزات آزمایشگاهی
نوع بارگذاری در مرحلۀ پس از شکست
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 16 :
آزمونهای آزمایشگاهی (خواص مکانیکی سنگ)
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 17 :
آزمونهای آزمایشگاهی (خواص مکانیکی سنگ)
شرایط آزمون زهکشی شده و زهکشی نشده
در شرایط زهکشی اجازه خروج به سیال از پیستونها داده می شود (خروجیهای پیستون باز می باشد) اما در شرایط زهکشی نشده خروجی های سیال پیستون بسته بوده و اجازه خروج سیال داده نمی شود.
از دیدگاه دیگر، شرایط زهکشی به معنی این است که فشار منفذی در نمونه یک متغیر مستقل می باشد اما در شرایط زهکشی نشده، فشار منفذی یک متغیر وابسته می باشد.
تستهای فشاری سه محورۀ استاندارد
در تعیین تنشهای محصور کننده بایستی دقت زیاد
صورت گیرد، بطوریکه ماکزیموم تنش محصور کننده
بایستی برابر با تنش اصلی مینی موم در میدان تنش
دور از چاه باشد و برای تولید مخزن بایستی مقدار بیشینۀ
تحریک انتخاب شود.
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 18 :
آزمونهای آزمایشگاهی (خواص مکانیکی سنگ)
تفسیر مدول الاستیک از تستهای 3 محوری
تستهای سه محورۀ شیل ها
توصیه می شود که تست های شیل ها تحت شرایط
زهکشی نشدۀ تحکیم یافته (Consolidated-Undrained)
صورت گیرد.
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 19 :
آزمونهای آزمایشگاهی (خواص مکانیکی سنگ)
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
اسلاید 20 :
آزمونهای آزمایشگاهی (خواص مکانیکی سنگ)
مسیرهای تنش در تستهای 3 محوری
گاه برای استاندارد سازی و شبیه سازی بهتر یک فرایند خاص، مسیر خاصی برای تنش تعریف می شود. در این قسمت از فصل 2 مسیر معرفی می شود.
تنش میانگین ثابت Consstant Mean Stress
این مسیر تنش تخمین بهتری از مقاومت فشاری نامحصور (UCS) سنگها ارائه می دهد.
ابتدا نمونه بصورت هیدرواستاتیک بارگذاری شده، سپس بصورت
شعاعی باربرداری شده و بصورت محوری بارگذاری می شود تا فشار
جانبی برابر با صفر گردد، سپس بصورت محوری آنقدر بارگذاری ادامه
می یابد تا شکست سنگ اتفاق بیفتد.
ایدۀ پشت این روش این است که ریزترکهای القایی در مغزه گیری
قبل از شکست بسته می شود و این روش نتایج قابل قبول تر و با
گستردگی کمتری ارائه می دهد.
مغزه های سنگی تجهیزات آزمایشگاهی آزمونهای آزمایشگاهی (سنگ) آزمونهای آزمایشگاهی (تنش) اندیس های آزمایشگاهی
