Metodyczne uwarunkowania badań geomechanicznych skał pobranych z dużych głębokości w trójosiowym stanie naprężenia

• Autorzy: Dziedzic A. , Łukaszewski P.

Warianty tytułu

EN

Methodological conditions of geomechanical tests under triaxial stress state of rocks taken from large depths

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono uwarunkowania metodyczne badań geomechanicznych mających na celu oznaczenie parametrów sprężystości i odkształcalności iłowców syluru i ordowiku oraz wapieni ordowiku pobranych z głębszych stref górotworu w dwóch rejonach. Parametry oznaczano przy zastosowaniu nieniszczących badań ultradźwiękowych, określając prędkość fali podłużnej (V_p) i dynamiczny moduł sprężystości (E_d), oraz w testach wytrzymałościowych trójosiowego ściskania w złożonym stanie naprężenia, wyznaczając moduł Younga (E) i współczynnik Poissona (v). Uzyskane wyniki wskazują na dużą zmienność właściwości geomechanicznych iłow-ców oraz na niewielkie ich zróżnicowanie uwarunkowane lokalizacją. Duży zakres zmian parametrów geomecha-nicznych utrudnia jednoznaczną interpretację wyników badań i ujednoliconą charakterystykę geomechaniczną tych skał. Do pełnego rozpoznania ich cech fizyczno-mechanicznych, niezbędnego przy zabiegach szczelinowania w strefach niekonwencjonalnych złóż gazu ziemnego, konieczne są więc precyzyjne analizy geomechaniczne, prowadzone na materiale pobranym z otworów wiertniczych w interwałach głębokości o jak największym zagęsz-czeniu. Przy doborze prób badawczych z rdzeni wiertniczych iłowców syluru i ordowiku niezbędne jest zatem uwzględnienie aspektu geomechanicznego.

EN

The paper presents methodological conditions of geomechanical tests used to determine the parameters of elasticity and deformability of Silurian and Ordovician shales and Ordovician limestones, which were taken from the deeper zones of the rock mass from the two different regions. The indicators were determined by using non-destructive ultrasonic tests, which determined the longitudinal wave propagation velocity (V_p) and dynamic module of elasticty (E_d). Young’s modulus (E) and Poisson’s ratio (ν) were calculated by using triaxial strength tests in com-plex stress state. The obtained results indicate a high variability of the geomechanical properties of shales and slight differences depending on their location. A large range of changes of geomechanical parameters, makes it difficult to unambiguously interpret results obtained from the tests. As a result, it is difficult to give unified geomechanical characteristics of these rocks. In order to comprehensively identify their physical and mechanical properties, which is necessary at hydraulic fracturing in unconventional reservoirs of natural gas, precise geomechanical analyses are required. For this reason, analysis should be carried out on material taken from the bore-holes in depth intervals with the highest density. During the selection of rock samples of Silurian and Ordovi-cian shales from drill cores, it is necessary to take into consideration the geomechanical aspects.

Słowa kluczowe

PL

geomechanika; łupki sylurskie; złożony stan naprężenia; moduł Younga; współczynnik Poissona; wytrzymałość

EN

geomechanics; Silurian shales; complex state of stress; Young's modulus; Poisson's ratio; strength

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 71, nr 1
• Strony: 3--10
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., il.

Twórcy

autor

Dziedzic A.

• Uniwersytet Warszawski Wydział Geologii ul. Żwirki i Wigury 93 02-089 Warszawa

autor

Łukaszewski P.

• Uniwersytet Warszawski Wydział Geologii ul. Żwirki i Wigury 93 02-089 Warszawa

Bibliografia

• [1] Amadei B., Stephansson O.: Rock stress and its measurement. Publish. Chapman & Hall 1997, pp. 1-490.
• [2] Brown E. T., Hoek E.: Trends and relationship between measured rock in-situ and depth. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts 1978, 15, pp. 211-215.
• [3] Charlez P. A.: Rock Mechanics. Vol. 2. Petroleum applications. Editions Technik. Paris 1997, pp. 1-661.
• [4] Dziedzic A., Pininska J.: The elastic wave velocity in rocks under triaxial stress at the pressure and temperature. Rock mechanics for resources, energy and environment. Proceedings of Eurock 2013, ISRM Intern. Symp. Taylor & Francis Group 2013, pp. 255-260.
• [5] Economides M. J., Hill A. D., Ehlig-Economides C. A.: Petroleum Production Systems. Prentice Hall 1994.
• [6] Economides M. J., Nolte K. G. (editors): Reservoir Stimulation. Schlumberger, Educational Services, Houston 1989.
• [7] Hallbauer D. K., Wagner H., Cook N. G. W.: Some observations concerning the microscopic and mechanical behaviour of quarzite specimens in stiff, triaxial compression tests. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, London 1973, 10, pp. 713-726.
• [8] ISRM: Suggested Methods for Determining the Uniaxial Compressive Strength and Deformability of Rock Materials. The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization Testing and Monitoring: 1974-2006. Ed.: Ulusay R., Hudson J. A., 2007, pp. 137-140.
• [9] Karato S.: Deformation of Earth Materials. An Introduction to the Rheology of Solid Earth. Cambridge University, New York 2008, pp. 1-463.
• [10] Kovari K., Tisa A., Einstein H. H., Franklin J. A.: Suggested Methods for Determining the Strength of Rock Materials in Triaxial Compression: Revised Version. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts 1983, 20, pp. 285-290.
• [11] Kwasniewski M.: Mechanical behaviour of rocks under true triaxial compression conditions — volumetric strain and dilatancy. Archives of Mining Sciences 2007, 52 (3), pp. 409-435.
• [12] Lang P. A., Everitt R. A., Ng L. K. W., Thomson P. M.: Horizontal in situ stresses versus depth in the Canadian Shield at the underground research laboratory. Proc. Int. Sym. of Rock stress & Rock Stress Measurements 1986, pp. 449-456.
• [13] Lukaszewski P.: Deformational properties of flysch sandstone under conventional triaxial compression conditions. Archives of Mining Sciences 2007, 52 (3), pp. 371-385.
• [14] Lukaszewski P.: Odksztalcalnosc piaskowcow fliszowych w zlozonym stanie naprezenia. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2013.
• [15] Pininska J.: Wlasciwosci wytrzymalosciowe i odksztalceniowe skal Polski na duzych glebokosciach w warunkach wysokiego cisnienia i temperatury. Zakład Geomechaniki Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2011.
• [16] Stephansson O.: Rock stress in the Fennoscandian shield. Comprehensive Rock Engineering, (ed. J. A. Hudson), Pergamon Press, Oxford 1993, chapter 17, vol. 3. pp. 445-459.
• [17] Stephansson O., Sarkka P., Myrvang A.: State of stress in Fennoscandia. Proc. ISRS & RSM 1986, pp. 21-32.
• Akty prawne i normatywne
• [18] ASTM Designation: D 2664-95a Standard Test Method for Triaxial compressive strength of Undrained Rock Core specimens without Pore Pressure Measurements.
• [19] ASTM Designation: D 3148-02 Standard Test Method for Elastic Moduli of Intact Rock Core Specimens in Uniaxial Compression.