离散元模拟研究应力松弛对未固结砂岩弹性特性影响

"应力松弛作用对未固结砂岩等效弹性性质的影响 (2011年)" 本文主要探讨了应力松弛现象对未固结碎屑砂岩等效弹性性质的影响。未固结砂岩作为重要的油气储层类型，其物理特性由分散颗粒构成，属于软凝聚态物质。在地震勘探中，Hertz-Mindlin等效介质模型常用于估算未固结砂岩的地震弹性参数，然而，这个模型在实际应用中往往会导致剪切模量的高估。 研究采用3D离散元技术，通过数值模拟颗粒介质在单轴压缩和纯剪切条件下的力学响应，从微观颗粒层面和细观力链尺度深入分析等效介质模型预测误差的原因。研究表明，颗粒间的相对滑动、旋转和重排列导致的应力松弛对体积模量的影响较小，但在剪切应力作用下，这种松弛作用产生的微觀不均匀应变显著影响剪切模量的计算，成为模型预测误差的主要来源。 为了修正这一问题，文中提出了利用切向刚度校正因子C和组合参数R/R来调整Hertz-Mindlin等效介质模型，以考虑颗粒间的松弛效应以及颗粒形状不规则性对模型计算结果的影响。这种方法在实际的地震井资料中得到了验证，证明了其有效性和准确性。 关键词涉及的领域包括未固结砂岩的力学特性、应力松弛现象、离散元模拟、Hertz-Mindlin接触模型以及弹性模量的计算。这些知识点对于理解地震勘探中的岩石力学行为，尤其是未固结砂岩储层的地震响应，具有重要意义。 这篇论文深入研究了未固结砂岩在地震勘探中的弹性性质，揭示了应力松弛在其中的作用，提供了修正等效介质模型的新方法，并通过实证分析证明了这种方法的有效性。这对于提高地震数据解释的精度，尤其是在处理这类复杂储层时，具有重要的理论和实践价值。