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岩石压缩系数的推导
热度 1 smartdou 2012-10-26 09:41
岩石压缩系数的推导
通常,在岩石压缩系数的定义中,考虑 2 个作用在岩石上的力,即作用在储层岩石的上覆压力 p c 和作用在岩石孔隙中的流体压力 p p ;另外考虑 3 个体积,岩石总体积 V b 、岩石孔隙体积 V p 以及岩石骨架体积 V s 。为研究问题方便,规定 1 个原则:对压缩系数定义式中的正负号,压力增加,岩石压缩,取负号;反之,取正号。由于岩石各种压缩系数之间的关系推导及转换中,通常使用两个基本公式: Vb=Vp+Vs ( 1) φ=Vp/Vb ( 2 ) 式中: V b —岩石总体积, m 3 ; V p —岩石孔隙体积, m 3 ; V s —岩石骨架体积, m 3 ; —孔隙度, % 。 需要说明的是:对于上述岩石3种体积,当上覆岩石压力保持不变时,储层流体被采出过程中,主要对应有3个压缩系数,即岩石总体体积压缩系数、岩石孔隙体积压缩系数和岩石骨架体积压缩系数。 式中: C sc =C sp —岩石骨架体积压缩系数, MPa -1 。一般保持 ΔPp=ΔPc ,直接从岩石力学实验测量得到; C bc —孔隙压力不变,上覆压力变化所引起的岩石总体积压缩系数, MPa -1 ; C bp —上覆压力不变,孔隙压力的变化所引起的岩石总体积压缩系数 MPa -1 ; C pc —孔隙压力不变,上覆压力变化所引起的岩石孔隙体积压缩系数, MPa -1 ; C pp —上覆压力不变,孔隙压力的变化所引起的岩石孔隙体积压缩系数, MPa -1 。在上覆岩石压力不变时: dV b /dP p —相对岩石总体积单位压力变化时的岩石总体积的变化量,无量纲; dV s /dP p —相对岩石骨架体积单位压力变化时的岩石骨架体积变化量,无量纲。在岩石孔隙压力不变时, dV b /dP c —相对岩石总体积单位压力变化时的总体积的变化量,无量纲。 dV p /dP c —相对岩石孔隙体积单位压力变化时的孔隙体积变化量,无量纲; dV s /dP c —相对岩石骨架体积单位压力变化时的骨架体积变化量,无量纲。 我们对式(1)微分, 再除以dp p, 再按照上面给出的压缩系数形式整理得: Cpp= /φ(9) 之所以有学者导出了 Cbp=Csp=Cpp 的结果,是由于将变量当成常量微分得出的错误结果。 从式(2)得: Vp=φ V b (10) 由于Vp是φ的函数,式(10)微分得 dVp= V b d φ+φd V b (11) 而一个错误的微分为 dVp= φd V b (12) 如果采用式(10)的话,将会得出一系列的错误等式。 我们可以将式(11)代入上面的(3)-(6)式中进行正确的变换,都可以得到式(9)。 岩石压缩系数及Hall曲线.doc
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