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弱胶结稠油储层岩石力学响应及状态依赖的应力剪胀本构研究

孙波,  韩忠英,  ChenShengnan,  程远方,  闫传梁

孙波, 韩忠英, ChenShengnan, 程远方, 闫传梁. 弱胶结稠油储层岩石力学响应及状态依赖的应力剪胀本构研究[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202607070
引用本文: 孙波, 韩忠英, ChenShengnan, 程远方, 闫传梁. 弱胶结稠油储层岩石力学响应及状态依赖的应力剪胀本构研究[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202607070
SUN Bo, HAN Zhongying, CHEN Shengnan, CHENG Yuanfang, YAN Chuanliang. Mechanical Responses and State-Dependent Stress–Dilatancy Constitutive Modeling of Weakly Cemented Heavy-Oil Reservoir Rocks[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202607070
Citation: SUN Bo, HAN Zhongying, CHEN Shengnan, CHENG Yuanfang, YAN Chuanliang. Mechanical Responses and State-Dependent Stress–Dilatancy Constitutive Modeling of Weakly Cemented Heavy-Oil Reservoir Rocks[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202607070

弱胶结稠油储层岩石力学响应及状态依赖的应力剪胀本构研究

doi: 10.19509j.cnki.dzkq.tb202607070
基金项目: 中央高校基本科研业务费专项资金(24CX05002A);国家自然科学基金面上项目(51991362);国家重点研发计划项目(2021YFC2800905);山东省泰山学者工程与山东省高等学校青创科技支持计划项目(2022KJ072);国家留学基金项目(202506450072)

Mechanical Responses and State-Dependent Stress–Dilatancy Constitutive Modeling of Weakly Cemented Heavy-Oil Reservoir Rocks

  • 摘要: 【目的】深层弱胶结稠油油藏开采过程中通常伴随着显著的地质力学效应,准确认识储层岩石在不同应力状态下的力学响应,并准确表征其岩石强度、体积变形及压密行为,对于此类油藏开发方案设计和地质力学评价具有重要意义。【方法】本研究使用区块采样岩心开展了高温高压三轴剪切和等向应力实验,分析了不同应力状态下岩石的力学响应特征,并通过引入等效黏聚力、胶结演化、应力状态控制、帽盖准则,建立了状态依赖的应力剪胀弹塑性本构。【结果】结果表明:弱胶结稠油储层岩石的承载机制逐渐由胶结和温度控制向颗粒摩擦及压密控制转变。温度升高至200℃时,单轴峰值下降约77%;围压高于3 MPa后,温度效应明显减弱,围压成为主控因素,围压由3 MPa增至15 MPa时,平均最大体积压缩量由0.66%增至3.69%,压密剪胀转折逐渐推迟;中等围压下,岩石易会出现剪胀硬化现象,高围压下则以压密为主。等向应力循环过程中,加载最大体积应变和卸载残余体积应变均随历史最大压力增大而累积,并且高温能够促进岩石在较低压力阶段发生较大不可逆结构调整。模型验证结果显示,应力拟合优度中位数约为0.87,体变拟合优度中位数约为0.91,模型能够较好表征其温度敏感、压密剪胀转化及路径相关变形特征。【结论】本研究可为深层弱胶结稠油油藏开发参数优化和地质力学评价提供实验依据与本构基础。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2026-07-27
  • 录用日期:  2026-09-29
  • 修回日期:  2026-09-06
  • 网络出版日期:  2026-10-13

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     《地质科技通报》编辑部