Study of the Influence of Deformation Heterogeneity on Core Permeability under Cyclic Loading

The study of sensitivity of filtration-capacitive properties to pressure is an urgent task in the planning and operation of natural reservoirs, in which cyclic changes in pore pressure inevitably occur. Among the existing laboratory methods for studying the sensitivity of rocks to pressure, there are a number of shortcomings that lead to a decrease in the accuracy of permeability prediction, especially when creating a comprehensive confining pressure. The paper presents the results of experimental studies of the effect of cyclic loads on the filtration parameters of 3D analogs of rocks manufactured by the SLA printing method with specified conductivity parameters. The mechanism of the influence of the composite structure of the model on the deformation of the filtration channel is revealed. The resulting effect of slippage of parts of 3D analogs of rocks leads to a greater narrowing of the filtration channel in the central part of the sample under cyclic application of the load. It was found that the channel located in the central part is compressed on average by 60% more than those located on the sides. The dependence of the degree of deformation of the sample on the number of loading cycles was found. It was found that during one loading cycle, the channel located in the central part of the sample narrows on average by 30% less than in the lateral part. During unloading, the channels in the central part open less, since the stored internal elastic energy is insufficient to overcome friction and shear of the halves. The results of the study show that the composite type of the design of 3D rock analogues leads to an excess of deformations parallel to the contact area over perpendicular ones. This type of design imitates the presence of relaxation cracks inherent in rock samples extracted from great depths and subject to significant stresses in natural conditions of occurrence.

Исследование влияния неоднородности деформации на проницаемость керна при циклическом нагружении

Изучение чувствительности фильтрационно-емкостных свойств к давлению является актуальной задачей при планировании и эксплуатации природных резервуаров, в которых неизбежно происходит циклическое изменение порового давления. Среди существующих лабораторных методов исследования чувствительности горных пород к давлению имеется ряд недостатков, приводящих к снижению точности прогнозирования проницаемости, особенно при создании всестороннего давления обжима. В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния циклических нагрузок на фильтрационные параметры 3D-аналогов горных пород, изготовленных по SLA-методу печати с заданными параметрами проводимости. Выявлен механизм влияния составной конструкции модели на деформацию канала фильтрации. Возникающий эффект проскальзывания частей 3D-аналогов горных пород приводит к большей степени сужения канала фильтрации в центральной части образца при циклическом приложении нагрузки. Выявлено, что канал, находящийся в центральной части, сжимается в среднем на 60 % больше, чем находящиеся сбоку. Обнаружена зависимость степени деформирования образца от количества циклов нагружения. Выявлено, что при одном цикле нагружения канал, находящийся в центральной части образца, сужается в среднем на 30 % меньше, чем в боковой. При разгрузке каналы в центральной части меньше раскрываются, так как запасенной внутренней упругой энергии недостаточно для преодоления трения и сдвига половинок. Результаты исследования показывают, что составной тип конструкции 3D-аналогов горных пород приводит к превышению деформаций, параллельных площадке соприкосновения над перпендикулярными. Такой тип конструкции имитирует наличие релаксационных трещин, присущих образцам горных пород, извлеченных с больших глубин и подверженных значительным напряжениям в естественных условиях залегания.