Для более полной характеристики процессов, протекающих в породе-коллекторе, были проведены исследования изменения емкостно-фильтрационных свойств модельных песчаников в условиях изменения девиаторной составляющей напряженного состояния. Проведены следующие серии экспериментов:
изучение деформируемости и изменения пористости искусственных песчаников при циклическом изменении разности напряжений σ1-σ3 при соблюдении условий σ1 = const и σэфф = const после первоначального гидростатического обжатия (σ1 = σ2 = σ3) с поровым давлением Р.
В главе детально описаны методики проведения указанных видов испытаний, а так же приведены полученные результаты.
Результаты испытания водонасыщенных образцов при отсутствии порового давления показали, что зависимость среднего напряжения σср, характеризующего степень обжатия песчаника и являющегося по сути характеристикой глубины, от величины девиаторной составляющей напряженного состояния (σ1p-σ3) в диапазоне величин среднего напряжения от 1,5 до 16,6 МПа хорошо аппроксимируется прямой линией.
Эксперименты с изменением девиатора напряжений при постоянном поровом давлении показали, что с ростом величины эффективного напряжения σэфф увеличивается предельная величина девиаторной составляющей напряженного состояния σ1p-σ3. Установлено, что в диапазоне величин σэфф от 1,5 до 19,4 МПа эта зависимость хорошо описывается линейной функцией
Сопоставление значений объемных деформаций уплотнения εvупл и разности напряжений (σ1-σ3уп), соответствующих максимальному уплотнению образца, показывает, что только при постоянном эффективном напряжении, равном 12 МПа, наблюдается значительное превышение значения εvупл по сравнению с образцами, испытанными при меньших значениях эффективного напряжения. С ростом девиатора напряжений увеличиваются объемные деформации, наибольшие величины объемных деформаций достигаются при эффективном напряжении 12 МПа и составляют 0,048 д. ед. При величинах эффективного напряжения менее 8 МПа объемные деформации не превышают 0,029 д.ед., то есть почти в два раза меньше. С увеличением постоянного эффективного напряжения наблюдается практически линейный рост объемных деформаций εvупл и разности главных напряжений σ1-σ3уп, соответствующих максимальному уплотнению образца. Установлена практически линейная зависимость между средним напряжением σсрупл и разностью главных напряжений σ1-σ3уп, соответствующих максимальному уплотнению образца.
Исследование влияния циклического изменения девиатора напряжений на деформирование образцов в условиях постоянного эффективного напряжения показало, что с каждым последующим циклом величина объемных деформаций растет. При этом наблюдается картина, аналогичная рассмотренной выше для испытаний образцов в условиях постоянного гидростатического обжатия и циклически изменяющегося порового давления (глава 4). Увеличение деформаций прекращается после 8-9 циклов изменения эффективного давления (рис. 5). Объем порового пространства песчаника перестает уменьшаться.
 |
| Рис. 5. Деформирование образцов песчаников при циклическом изменении девиатора напряжений и постоянном эффективном напряжении |
