测定岩芯板的弹性模量，需要使用实验室压力测试设备，这是为了准确预测岩层在闭合压力下的行为。该过程提供精确的应力-应变测量，这对于计算裂缝稳定性和预测储层中潜在的导流能力损失至关重要。
核心要点 弹性模量是地层刚度的关键指标。如果没有精确的实验室量化，运营商就无法准确预测支撑剂嵌入，从而导致裂缝宽度意外减小，并严重影响油井产能。
与裂缝稳定性的关键联系
预测塑性变形
测定弹性模量的主要原因是为了评估岩石抵抗变形的能力。弹性模量较低的地层缺乏刚度，在承受高闭合压力时更容易发生塑性变形。
与可逆的弹性变形不同，塑性变形会导致岩石表面发生永久性的结构变化。
支撑剂嵌入的机制
当岩石表面发生塑性变形时，它无法有效支撑支撑剂层。因此，支撑剂颗粒会被挤压进入岩石基质，而不是紧贴其表面。
这种现象称为支撑剂嵌入，是岩石无法承受闭合应力的直接结果，而这种特性与低弹性模量直接相关。
对导流能力的影响
有效弹性模量数据最终影响油井的水力导流能力。随着支撑剂嵌入岩石，有效裂缝宽度减小。
较窄的裂缝通道会限制流体流动，导致裂缝导流能力大幅降低。因此，实验室测试不仅仅是关于岩石力学；它是预测长期生产可行性的基本步骤。
测量精度的必要性
确保稳定的加载速率
可靠计算弹性模量需要捕捉岩石在特定弹性变形阶段的应力-应变关系。
需要实验室压力测试系统，因为它们能够维持稳定一致的加载速率。非实验室估算方法无法实现这种稳定性，从而确保准确识别从弹性行为到塑性行为的过渡。
验证数值模型
这些测试得出的数据为更广泛的工程模拟奠定了基础。
准确的弹性模量和泊松比值是数值模型的强制输入。这些模型预测岩体如何响应开挖或储水压力；由不良测试得出的不正确输入将使这些模拟无效。
理解权衡
样品代表性与精度
虽然实验室设备提供高精度，但它依赖于对从地层中提取的岩芯板的分析。
一个常见的陷阱是假设单个岩芯样品代表整个储层。岩石非均质性的变化意味着，如果采样不具有统计学意义，精确的实验室结果仍可能无法预测现场尺度的行为。
理想化条件
实验室测试在恒定加载速率的受控条件下进行。
在现场，闭合压力可能会波动，并且与压裂液的化学相互作用会随着时间的推移改变岩石力学。工程师必须考虑到实验室力学数据代表的是“干燥”或受控状态的基线，这可能与井下条件不同。
为您的目标做出正确选择
为了有效利用弹性模量数据，请根据您的具体工程目标调整测试方法：
- 如果您的主要重点是优化生产：优先进行测试以识别低弹性模量的区域，因为这些区域需要更大尺寸或更高浓度的支撑剂来抵消嵌入并保持导流能力。
- 如果您的主要重点是储层建模：确保您的实验室设备经过高稳定性校准，以生成准确数值模拟输入所需的无噪声应力-应变曲线。
精确测量弹性模量是将原始岩石力学数据转化为可靠的裂缝可持续性策略的唯一方法。
总结表：
| 参数 | 低弹性模量的影响 | 高弹性模量的影响 |
|---|---|---|
| 岩石刚度 | 低（更柔韧/软） | 高（刚性/抗性） |
| 变形类型 | 易发生永久性塑性变形 | 主要是可逆的弹性变形 |
| 支撑剂相互作用 | 支撑剂嵌入风险高 | 对支撑剂层提供有力支撑 |
| 裂缝宽度 | 随着岩石吸收支撑剂而减小 | 保持最佳流体流动 |
| 油井产能 | 可能显著降低 | 更高的长期导流能力 |
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参考文献
- Chuanliang Yan, Yuanfang Cheng. Long‐term fracture conductivity in tight reservoirs. DOI: 10.1002/ese3.1708
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
