低矿化度流体饱和岩样的动电实验-固体力学专业论文.docxVIP

Classified Index: O347.4+4 U.D.C: 531.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering ELECTROKINETIC EXPERIMENTATION OF LOW-MINERALIZATION FLUID SATURATED CORE SAMPLE Candidate： Zhao Wei Supervisor： Prof.Cheng Yanping Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Solid Mechanics Affiliation： Dept. of Astronautics and Mechanics Date of Defence： July, 2012 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 I I 摘 要 近年来，国际上越来越多的学者和机构开始关注和研究流体饱和孔隙介质 中的动电耦合现象。该现象对于人们正确认识天然地震中的电磁现象，对于探 索利用动电效应的测井和勘探方法都有着重要的意义。 本文对动电效应的实验研究主要是为了获得岩石的两个关键参数，即动电 耦合系数和渗透率。其中，动电耦合系数的大小是衡量介质中机械能与电能之 间相互转化能力的重要指标，而渗透率则表征了地层岩石对流体的运输能力， 常被用来评价油气储层的开采特性。 为了获得上述两个参数，论文针对不同的岩样，在低浓度 NaCl 溶液和蒸馏 水饱和的情况下，测量了电渗压力、流动电势和电阻抗，由这三个实验分别获 得了岩样的电渗压力系数、流动电势系数和电导率。并借助孔隙介质动电耦合 现象的发生机理，利用实验所获得的系数，计算出了岩样的动电耦合系数，利 用 Onsager 互易关系计算出了渗透率。 论文介绍了实验测量的流程与关键事项，并针对前人的实验方法提出了改 进方案。以往的实验中，当激励频率为 30~100Hz 时，流动电势的数据会出现 不规律的振荡现象。本文在分析了可能造成影响的因素之后，针对其中较为明 显的夹持器共振现象，设计了一种新的约束方式，并用 Abaqus 软件进行了动力 学分析与对比，说明了新方法可以避免或减弱共振的影响。之后通过具体实验， 测量计算了三个岩样动电耦合系数和动电渗透率。 关键词：动电效应；共振；动电耦合系数；渗透率；电导率 II II Abstract In recent years, many people and institutes around the world begin to pay more attention to the electro-kinetic coupling phenomenon in the fluid-saturated porous rock. It is quite helpful to the acknowledgement to the electromagnetic behavior in earthquake, and makes significant sense to many practical engineering such as acoustic logging. This thesis carries out the experimental study on this phenomenon with the purpose of obtaining the electro-kinetic coupling coefficient and permeability, which are very important parameters of porous rock. The value of electro-kinetic coupling coefficient represents the capability of mutual transformation between mechanical energy and electrical energy in porous medium. The permeability reflects the carrying ability of fluid of in rock, and often be used to estimate the characteristics of stratigraphic oil-gas reservoir. In order to obtain the