多孔灰岩局部化变形的精细化描述与数字表征

压实带是一种典型的应变局部化现象,影响储层流体的封存、输运以及地下岩体的稳定性。多孔灰岩局部化变形的相关研究一直是难点,不像砂岩样品可以通过明显的声发射信号特征来分析与表征压实带的形成与演化规律。本文利用动态CT技术,实时监测灰岩局部化变形到宏观失稳的演化过程,重点描述压实带形成初期的局部化变形特征,涵盖了应变量>5%的变形部分特征。在灰岩变形过程中可以识别两处明显非弹性变形阶段:即初始大孔隙坍塌阶段和后续压实带形成过程,利用图像体积互相关技术定量表征压实带的演化特征,精细化描述压实带形成过程的微观破裂特征,系统分析离散压实带内的连通孔隙分布规律,发现连通孔隙与局部化变形有紧密联系,并基于CT扫描的孔隙网络数据,利用纳维斯特斯方程计算绝对渗透率,以渗透率为参考指标,研究局部化变形引起的损伤程度。

缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响

为研究缝合线分形特征及其对石灰岩强度的影响,基于数字图像处理技术,采用功率谱密度方法和数字图像盒维数方法分析水平缝合线和垂直缝合线的分形维数,通过实验和数值模拟研究缝合线对石灰岩强度的影响和石灰岩内部裂纹演化过程.研究结果表明:采用两种分形分析方法得出缝合线分形维数介于1和2之间,表明缝合线是自然界一种自仿射分形构造,且垂直缝合线的粗糙度较大.缝合线平均弱化石灰岩强度约20%,不同倾角缝合线石灰岩强度没有明显的各向异性现象,缝合线对石灰岩弹性模量影响很小.石灰岩失稳破坏过程中,裂纹的萌生发展与缝合线息息相关,缝合线加快了石灰岩的损伤破坏.数值模拟表明缝合线厚度、位置、数量、分形维数等发育因素对石灰岩的强度有着显著的影响.