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基于纳米压痕实验的藻白云岩力学参数跨尺度评价方法
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作者 李皋 上官自然 +4 位作者 杨旭 李红涛 冯佳歆 李明昊 李泽 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期124-135,共12页
碳酸盐岩储层经历了复杂的沉积、成岩和构造作用,内部发育着不同尺度的孔、洞、缝结构,往往表现出强烈的非均质性,常规力学实验难以全面评估其内部结构对岩石力学参数的影响。为此,以四川盆地震旦系灯影组灯四段藻白云岩为例,利用微米C... 碳酸盐岩储层经历了复杂的沉积、成岩和构造作用,内部发育着不同尺度的孔、洞、缝结构,往往表现出强烈的非均质性,常规力学实验难以全面评估其内部结构对岩石力学参数的影响。为此,以四川盆地震旦系灯影组灯四段藻白云岩为例,利用微米CT扫描和纳米压痕实验,系统表征了孔洞、藻凝块及白云石的微观结构特征和力学属性,然后结合均匀化理论提出了一种藻白云岩的岩石力学性质跨尺度评价方法,并揭示了白云石与藻凝块在力学性能上的差异及其对宏观力学参数的影响规律。研究结果表明:①白云石矿物展现出更高的微观强度、更低的塑性变形以及更强的抗裂缝扩展能力,而藻凝块的微观力学参数具有更强的分散性;②白云石与藻凝块在微观层面的弹性模量、硬度及断裂韧性之间呈现良好的线性相关性,通过均匀化方法预测得到的藻白云岩宏观弹性模量和泊松比分别是单轴实验测得值的1.90和1.39倍;③藻白云岩弹性模量随孔洞发育程度增加逐渐降低,其预测范围逐渐收窄,而泊松比与之相反,孔洞纵横比和微裂纹进一步控制宏观力学性质,当孔洞纵横比为0.087~0.202或裂缝线密度为0.30~0.63条/m时,均匀化预测结果与实验值一致。结论认为,该方法不仅避免了传统岩心采集中成本高昂和实验重复性差的问题,还有效降低了传统均匀化方法导致的高估现象,为复杂碳酸盐岩储层的精细力学参数表征提供了新思路,为复杂储层的力学建模与参数预测奠定了理论基础。 展开更多
关键词 纳米压痕 微米CT扫描 藻白云岩 多尺度力学性质 岩石力学 灯四段 均匀化方法
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