中国石油大学(华东)张立松获国家专利权
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龙图腾网获悉中国石油大学(华东)申请的专利一种页岩水化膨胀应力应变和水化膨胀量的快速计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115901459B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-15发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210851014.9,技术领域涉及:G01N3/10;该发明授权一种页岩水化膨胀应力应变和水化膨胀量的快速计算方法是由张立松;李文杰;王伟;陈劭颖;蒋梦罡;杨清纯;孙致学设计研发完成,并于2022-07-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种页岩水化膨胀应力应变和水化膨胀量的快速计算方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种页岩水化膨胀应力应变和水化膨胀量的快速计算方法,包括以下步骤:获取页岩层的岩石物理力学参数,计算页岩层的地应力,计算页岩层的水化程度,计算页岩层的水化膨胀量,然后获得页岩层的水化膨胀应力应变;其中水化膨胀量计算中引入关键参数A、B、C,通过场地试验中单独改变水化程度、同时改变水化程度和地应力确定两种工况下的最优计算参数A、B、C。本发明通过“标准注入流程”控制注水量实现页岩层的不同水化程度,模拟水化膨胀现象。本发明提出的页岩水化膨胀应力应变的快速计算方法,其计算精度能够达到90%,与现有计算方法相比,水化膨胀应力应变计算精度提高15%以上。
本发明授权一种页岩水化膨胀应力应变和水化膨胀量的快速计算方法在权利要求书中公布了:1.一种页岩水化膨胀量的快速计算方法,其特征在于,具体计算步骤包括: S1获取页岩层的岩石物理力学参数 利用井壁取心技术对页岩层取样得到岩样,记录页岩层取样深度,记为H,然后开展岩样的物理力学参数测试,包括孔隙度φ、孔隙流体密度ρl、骨架密度ρm,记录相应的测试数据; S2计算页岩层的地应力σi 将S1中获取的参数代入地应力黄氏模型中,计算页岩层在x、y、z三个方向上的地应力σx、σy、σz; S3计算页岩层的水化程度w0 水化程度定义为水化过程中任意时刻的水含量Lc和完全水化后的水含量Rm之比,即等体积的岩石与等体积水完全水化后的水含量;水化过程中任意时刻的水含量通过测定样品内部基础化学结合水的质量确定,完全水化后的水含量通过测定样品完全水化后的化学结合水的质量确定;从页岩层中获得两个岩样,测试第一个岩样的Lc和第二个岩样的Rm,然后通过计算Lc和Rm比值获取页岩层的水化程度,见下式: Lc=m0-m100Rm=R1-R0 式中:m0为第一个岩样在常温下的质量;m100为第一个岩样在100℃干燥后的质量;Lc为第一个岩样水化过程中任意时刻的水含量;R0为第二个岩样在常温下的质量;R1为第二个岩样完全水化后的质量;Rm为第二个岩样完全水化后的水含量;w0为页岩层的水化程度,%; S4计算页岩层的水化膨胀量Li 基于水化程度和地应力载荷的耦合作用模型,推导页岩层在x、y、z三个方向上的水化膨胀量,见下式: 式中:Lx、Ly、Lz为页岩层在x、y、z三个方向上的水化膨胀量;A、B、C均为由场地试验优化确定的计算参数;w0为页岩层的水化程度;σx、σy、σz为页岩层在x、y、z三个方向上的地应力;Sx、Sy、Sz为页岩层沿x、y、z三个方向的截面积大小;P0为大气压强。
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