差應(yīng)變法測量地應(yīng)力

1、差應(yīng)變法測量地應(yīng)力簡化的差應(yīng)變法主方向差應(yīng)變分析法n 評價(jià)巖體應(yīng)力最直接、最可靠的方法是進(jìn)行地應(yīng)力的測量，差應(yīng)變分析法是室內(nèi)最常用的巖心測量方法。由于常規(guī)差應(yīng)變方法從巖心制備、黏貼應(yīng)變片到實(shí)驗(yàn)過程均比較復(fù)雜，故采用改進(jìn)的方法主方向差應(yīng)變方法。n 主方向差應(yīng)變方法是在差應(yīng)變分析法的理論基礎(chǔ)上，以古地磁巖心定向技術(shù)為基礎(chǔ)，引入巖石波速各向異性特征與地應(yīng)力方向的相關(guān)原理測量地應(yīng)力的方法。差應(yīng)變方法基本原理： 巖心在地層深處由于地應(yīng)力的存在處于壓縮狀態(tài)，含有的天然裂隙也處于閉合狀態(tài)。將巖心取到地面后，由于地應(yīng)力解除將引起巖心膨脹產(chǎn)生許多新的微裂隙。這些裂縫張開的程度和產(chǎn)生的密度和方向和巖心所處的地應(yīng)力

2、場有關(guān)，是地下地應(yīng)力場的反映。 n 差應(yīng)變分析法的四點(diǎn)假設(shè)： 1.巖心地應(yīng)力釋放將在巖石內(nèi)產(chǎn)生微小裂隙 2.這些裂隙的排列受原地應(yīng)力的影響 3.裂隙的體積與原地應(yīng)力的大小成正比 4.受卸壓膨脹后的試件，在施加靜水壓力后，某一方向的壓縮量，與該方向上的膨脹應(yīng)變量有關(guān) 對于常規(guī)差應(yīng)變分析法，所需實(shí)驗(yàn)至少要3個(gè)彼此正交的平面，并且需要把平行于巖心軸向的側(cè)面加工成互相垂直的平面。每個(gè)平面至少要黏貼3個(gè)應(yīng)變片。 巖心密封后，放入壓力艙中加圍壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由應(yīng)變測試可以得到9個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變值，可計(jì)算出描述此時(shí)刻的6個(gè)應(yīng)變分量。根據(jù)彈性力學(xué)理論，可知， 實(shí)驗(yàn)過程中，對巖樣施加靜水壓力時(shí)，由于應(yīng)力釋放而產(chǎn)生的微

3、裂隙首先閉合，裂縫閉合后繼續(xù)加載，這時(shí)產(chǎn)生的變形是巖石固體變形而引起的。顯然，固體變形時(shí)滿足彈性變形，因此，在裂縫閉合壓力后，壓力與應(yīng)變呈線性關(guān)系。 下圖為巖樣加壓后壓力與應(yīng)變變化關(guān)系圖：n 圖為巖樣在靜水壓力下的應(yīng)力應(yīng)變曲線 主方向差應(yīng)變方法基本原理和常規(guī)差應(yīng)變方法相同，但是通過巖心波速各向異性判定主應(yīng)力方向后大大簡化了實(shí)驗(yàn)過程。 波速各向異性： 取出巖心釋放地應(yīng)力后，產(chǎn)生了許多微裂隙并被空氣充填，聲波在巖石中的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在空氣中的速度，所以巖心中微裂隙的存在會導(dǎo)致聲波在巖心不同方向上傳播速度有明顯的各向異性特征。 故巖石在原地層中受應(yīng)力較大的方向上聲波傳播速度慢，反之，在應(yīng)力較小的方

4、向上聲波傳播速度快，這樣即可確定水平地應(yīng)力的方向。 對于非定向巖心，這僅僅是確定了地應(yīng)力相對巖心的方向，為了確定原始地應(yīng)力方向，需要對巖心進(jìn)行定向。目前使用最多的是古地磁定向方法。主方向差應(yīng)變法測量過程： 先用古地磁法給巖心定向，然后測量巖心沿不同圓周方位上的徑向波速。這樣即可確定主應(yīng)力方向（最小波速對應(yīng)最大主應(yīng)力方向），按照主地應(yīng)力方向加工好巖樣，貼好應(yīng)變片后，將巖樣密封進(jìn)行加壓實(shí)驗(yàn)。下圖為某油田一口實(shí)例：巖樣波速各向異性結(jié)果巖心最小波速方向與標(biāo)志線夾角為50，即最大主地應(yīng)力方向與標(biāo)志線夾角為50。巖樣主方向差應(yīng)變實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)上述主方向應(yīng)變值可就得對應(yīng)主應(yīng)力比值，垂向主應(yīng)力可由密度測井得出，從而可以求得其他主應(yīng)力值。其他確定地應(yīng)力方法，主要有四大類：一、現(xiàn)場地應(yīng)力測量（水力壓裂，井壁崩落，長源距聲波測井等）二、利用地質(zhì)和地震資料進(jìn)行定性的分析（斷層類型，油井井眼