Wpływ prędkości zmian ciśnienia hydrostatycznego na wyniki drenowanego testu ściśliwości

• Autorzy: Nowakowski A. , Nurkowski J.

Warianty tytułu

EN

The impact of hydrostatic pressure change rate on results of drained compressibility test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera omówienie wyników badań wpływu prędkości zmian ciśnienia na wynik drenowanego eksperymentu ściśliwości. Wykonano serię testów ściśliwości próbek piaskowca nasączonego naftą, dla różnych wartości prędkości kompresji i dekompresji cieczy ciśnieniowej wypełniającej komorę. Wykazano, że przy wolnych zmianach ciśnienia cieczy, ciśnienie w porach próbki nadąża za jego zmianami. Potwierdzeniem jest brak histerezy na wykresie odkształcenie próbki vs ciśnienie płynu w komorze. Przy szybkich zmianach ciśnienia cieczy w komorze, ciśnienie wewnątrz próbki jest względem niego opóźnione, czyli podczas kompresji jest mniejsze od ciśnienia zewnętrznego, a przy dekompresji większe, oraz pojawia się znaczna histereza, wprost proporcjonalna do prędkości zmian ciśnienia cieczy. To opóźnienie w wyrównywaniu ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz próbki najlepiej tłumaczy proces fi ltracji, który znacząco opóźnia transport cieczy porowej do i z wnętrza próbki. Eksperymenty wykonano dla prędkości zmian ciśnienia 0,5;1;2;4 i 8 MPa/s, w zakresie od 0 do 350 MPa.

EN

Article presents some results of laboratory tests carried out to study the influence of the velocity of hydrostatic pressure change rate on result of a drained compressibility test. A series of drained compressibility tests was performed for sandstone samples soaked in kerosene, for different values of compression and decompression speed of fluid filling the chamber. It has been shown that with slow changes in fluid pressure, the pressure in the pores of the sample remains stable, which is confirmed by the lack of hysteresis on the plot showing sample deformation vs. fluid pressure in the chamber. With fast changes in the chamber liquid pressure the pore pressure inside the sample is delayed with respect to it. The pore pressure is lower than external pressure during compression and higher during decompression. In both cases a significant hysteresis appears which is proportional to the velocity of liquid pressure changes. The delay in equalization of the pressure inside and outside the sample may be explained the best way by the filtration process, which significantly delays the transport of the pore liquid to and from the interior of the sample. The laboratory tests were carried out for the hydrostatic pressure change rate of 0.5, 1, 2, 4 and 8 MPa/s, in the hydrostatic pressure range from 0 to 350 MPa.

Słowa kluczowe

PL

eksperyment ściśliwości; eksperyment drenowany; ciśnienie hydrostatyczne; ciśnienie porowe; filtracja

EN

compressibility test; drained test; hydrostatic pressure; pore pressure; filtration

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 20, nr 4
• Strony: 307--318
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowakowski A.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Nurkowski J.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Biot M.A., 1941: General Theory of Three-Dimensional Consolidation. J. Appl. Phys., Vol. 12, pp. 155-164.
• Biot M.A., 1955: Theory of elasticity and consolidation for a porous anisotropic solid. J. Appl. Phys., Vol. 26, pp. 182-185.
• Gustkiewicz J., 1989: Objętościowe deformacje skały i jej porów. Arch. Min. Sci., Vol. 34, Issue 3, 593-609.
• Gustkiewicz J., 1998: Compressibility of rocks with a special consideration given to pore pressure. In: “Poromechanics – A Tribute to Maurice A. Biot”, Proc. of the Biot Conf. on Poromech., Louvain-la-Neuve (Belgium), 14-16 Sept. 1998, Thismus et al. (eds.), Balkema, Rotterdam, pp. 573-577.
• Nowakowski A., Młynarczuk M., Ratajczak T., Gustkiewicz J., 2003: Wpływ warunków termicznych na zmianę niektórych właściwości fizycznych i strukturalnych wybranych skał. Prace IMG PAN. Rozprawy, Monografi e, nr 5, 104 str.
• Nurkowski J., 1995: Wykorzystanie półprzewodnikowych przetworników do pomiaru temperatury w warunkach wysokiego ciśnienia. W: XXVII Międzyuczelniana Konferencja Metrologów MKM ‚95. Materiały konferencyjne T.1. Wyższa Szkoła Inżynierska w Zielonej Górze, s. 300-303.
• Nurkowski J., 2004: An inductive strain sensor for operation in high pressure environments. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., No. 41, pp. 175-180.
• Roegiers J.-C., Cui L., Bai M.,1998: Poroelasticity applications. In: Mechanics of Jointed and Faulted Rocks, Proc. 3rd Int. Conf. Mech. Joint. & Fault. Rock – MJFR-3, Vienna , Austria, 6-9 April 1998, Hans-Peter Rossmanith (ed.), A.A. Balkema, Rotterdam, pp. 39-48
• Rychlewski J., 1965: Note on the beginning of plastic deformation in a body under uniform pressure. Arch. Mech. Stos., vol. 17, iss. 3, p. 405-412.
• Walsh J.B., 1965: The effect of cracks on compressibility of rock. J. Geophys. Res., Vol. 70, pp. 381-389
• Wang H.F., 2000: Theory of Linear Poroelasticity with Applications to Geomechanics and Hydrogeology. Princeton University Press, Princeton & Oxford, USA, 287 pages.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).