عنوان پایان‌نامه
استفاده از خرده های سنگی در تخمین مقاومت فشاری تک محوری سنگ آهک میکرایتی
- رشته تحصیلی
- زمین شناسی- مهندسی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5435;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64761
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد هفتانی
- چکیده
- عواملی همچون هزینه و زمان بر بودن فرایند های مغزه گیری و راندن نمودارهای ژئوفیزیکی، محدود بودن مغزه به زون های مخزنی و لزوم کالیبره نمودن برداشت های ژئوفیزیکی با نمونه های واقعی، منجر به دشواری کاربرد آزمایش تک محوری سنگ و تفسیر نمودارهای صوتی شده است. از اینرو تلاش های محققین مختلف در راستای کاهش برخی از محدودیت ها منجر به ارائه روش هایی نظیر آزمایش بار نقطه ای، آزمایش چکش اشمیت و ارزیابی مقاومت با مطالعه خصوصیات میکروسکوپی سنگ ها شده است. بهره برداری از خرده های سنگی با ابعاد مشابه خرده های حفاری بعنوان یکی از مهمترین نوآوری ها در زمینه ابداع روش های جدید در تعیین مقاومت فشاری سنگ بکر (UCS) می باشد. در این زمینه روش های مختلفی مانند آزمایش ضربه ای، آزمایش بارگذاری مستقیم بر خرده ذرات سنگی و آزمایش نفوذ و اندازه گیری سرعت امواج صوتی معرفی شده است. در مطالعات انجام شده در این رساله، ضمن معرفی روش های جدید، برخی از روش های پیشین در تعیین UCS با استفاده از خرده های سنگی (ابعاد کوچکتر از 5 میلیمتر)، توسعه داده شده است که عبارتند از: - روش بازسازی مغزه از خرده های سنگی: بازسازی مغزه از خرده سنگ هایی با ابعاد ماسه ریز دانه با بهره برداری از اصول آزمایش تراکم خاک و انطباق UCS با مقاومت فشاری نمونه بازسازی شده، - آزمایش فشارش مستقیم بر خرده ذرات: تعیین رابطه UCS و شاخص مقاومت فشاری تک ذره حاصل از فشارش مستقیم نمونه هایی با شکل های کم و بیش کروی، - آزمایش نفوذ: شامل انطباق UCS با شاخص های نفوذ استخراج شده از نمودار نیرو در برابر میزان نفوذ فک بارگذاری با قطرهای کمتر از 5/1 میلیمتر در نمونه، - اندازه گیری سرعت موج صوتی: استفاده از مقادیر سرعت موج فشاری اندازه گیری شده بر روی نمونه های کوچک در تخمین UCS، مجموعا بیش از 3000 آزمایش در راستای ارزیابی روش های فوق در تعیین UCS و مطالعه برخی از عوامل تأثیر گذار در آنها بر روی نمونه هایی با جنس سنگ آهک میکرایتی (لیتولوژی غالب چاه ها و مخازن نفتی ایران) صورت گرفته است. با انطباق نتایج حاصل از آزمایش ها با مقادیر UCS متناظر در هر روش، روابط تجربی جدیدی برای تخمین UCS ارائه شده است. نتایج اعتبار سنجی روابط با استفاده از نمونه های جدید، نشان دهنده قابلیت بهره برداری از خرده های سنگی در تعیین مقاومت فشاری سنگ بکر با آزمایش ها و تکنیک های پیشنهادی در این رساله می باشد. همچنین بر اساس مطالعات آماری، مقدار خطای پیش بینی و سرعت تعیین پارامتر مورد نظر، روش ها به ترتیب آزمایش نفوذ، اندازه گیری سرعت موج صوتی، آزمایش بازسازی مغزه از خرده های سنگی و آزمایش فشارش مستقیم بر خرده ذرات اولویت بندی شده اند. نکته مهم این است که با توجه به جنس نمونه ها و تأثیر پذیری احتمالی نتایج آزمایش ها از لیتولوژی نمونه مورد آزمایش، کاربرد این مطالعات عمدتا به نمونه های آهک میکرایتی محدود می باشد و لازم است در استفاده از این روابط در نمونه های با لیتولوژی های مختلف جانب احتیاط را رعایت نمود.
- Abstract
- Financial issues and time consuming of coring and logging operations, unavailability of rock cores and well logs in some intervals and need for the secondary calibration of geophysical logs by real samples restrict laboratory testing on rock cores and acoustic well loggings. In this way, many attempts have been made by researchers to decrease some of these limitations. Their attempts have been led to present nonconventional procedures for mechanical characterization of the formation rocks; such as point load test, Schmidt hammer test and correlation of microscopic properties with rock strength. Using of rock fragments in the size of drill cuttings is one of the main innovations in development of new methods for estimation of rock UCS. Accordingly, several testing techniques on rock cuttings have been found; impact test, direct compression loading on rock cutting, indentation testing and acoustic wave velocity measurement. In this thesis, in addition of suggesting new methods, some of the previous methods were developed in estimation of rock UCS by testing the rock cuttings in the size of less than 5 mm as below: - Reconstruction of core samples from rock cuttings: Rebuilding of core samples from rock cuttings in the size of small sands using soil compaction testing techniques and correlating rock UCS by uniaxial compressive strength of reconstructed core, - Single particle compression test: Defining of rock UCS from the single particle compressive strength index obtained from the load-displacement curve of directly loaded rock fragments in nearly spherical shapes, - Indentation testing: Correlating of rock UCS and indentation parameters obtained from the load-indenter penetration curves, - Acustic wave velocity measurement: Using of compressional wave velocity values measured on thin slices of rock in determining of rock UCS. Totally, more than 3000 tests were carried out on micritic limestone samples (frequent litology of the Iranian oil reservoirs) to assess these methods in rock UCS estimation and to investigate some effective factors. The new testing indices from each testing procedures were correlated by pertinent rock UCS and the acceptable correlation equations were presented. Verification of the empirical equations with independent data (i.e., data from samples not used in developing the correlations) confirms the suitability of the suggested methods and correlations in rock UCS estimation from rock cuttings. Also, according to the statistical studies, prediction error values and the time required for measurement of desired parameter, the suggested methods were ranked as indentation test, wave velocity measuring, reconstructed core from rock cuttings and single particle compression test, respectively. Due to the effect of rock types on the testing results, it should be noted that the proposed correlations are mostly valid for the micritic limestone rocks and care must be taken once using the equations for the other rock lithologies.
