·1434 北京科技大学学报 第36卷 9000- 8000 (b) 8000 一剪切KK=0.25 7000 一剪切天人=0.50 7000 -切水K100 6000 一拉伸：K=025 6000 “剪切k人=200 一-拉伸人人=050 5000 -一拉伸：人人=00 5000 …拉伸：大人=2.00 4000 4000H 3000 3000 2000 2000 1000 1000 0￥ 0.51.01.5202.53.03.54.04.55.0 0 0.5 1.01.52.0253.03.54.04.55.0 轴向应变/% 轴向应变% 图13KK。变化时平行黏结破坏数一轴向应变曲线。(a)剪切破坏：(b)拉伸破坏 Fig.13 Broken-ond number-axial strain curve with the variation of KK:(a)shear failure:(b)tensile failure (a) (b) (r) 图14KpK。变化时剪切过程中Y-7平面平行黏结变化与接触网络.(a)KpbK。=0.25:(b)KpK。=0.5:(c)Kp,/K。=1: (d)Kpb/K。=2 Fig.14 Parallel bond evolution and contact networks in the YZ plane during shearing with the variation of K (a)KK=0.25:(b) Kp,K。=0.5:(c)KpK。=l:(d)KpbK。=2 3结论 增大，砂岩表现为较强的脆性，对应的宏观初始刚度 越大，在外荷载作用下，平行黏结初始破坏开始的应 本文基于试验建立三维颗粒流数值模型，模拟 变较小，越容易出现剪切破坏，出现的剪切带也明 颗粒刚度变化对岩石力学性响应和变形能力（脆性 显，符合脆性岩体变化规律 和延性)的影响.就实际储层而言，岩体表现的脆性 (3)当砂岩的胶结含量和胶结半径比一定时， 越强，岩体破裂薄弱面出现越早，且越明显，离散的 胶结位置的颗粒刚度对砂岩的力学响应影响不可忽 颗粒越多，对实际油藏开采中出砂和采收率产生重 视，在数值计算中需重点考虑 要的影响。因此，从细观角度研究砂岩的变形能力 综上所述，本文的三维数值模型可用来模拟实 对储层开采具有重要的实践价值其研究成果显示： 际储层岩体的力学响应，储层岩体脆性越强，出砂率 (1)砂岩颗粒接触处的刚度比k。k.决定着砂 的增大和采收率的降低导致石油产能的减少，对于 岩的软硬特性，刚度比较大，颗粒接触的切向刚度越 脆性较强的岩体，实际开采过程中需要做好出砂的 小，岩石表现为较好的延性，且对应的泊松比也较 实时监测，及时给出砂控决策 大，符合软岩的力学特性 (2)胶结位置对应的平行黏结刚度与颗粒接触 参考文献 刚度比Kp/K。的变化说明随着平行黏结刚度的 [1]Cui L,OSullivan C.Exploring the macro-and micro-cale re-北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 13 Kep，pb /Kc 变化时平行黏结破坏数--轴向应变曲线． ( a) 剪切破坏; ( b) 拉伸破坏 Fig． 13 Broken-bond number--axial strain curve with the variation of Kep，pb /Kc : ( a) shear failure; ( b) tensile failure 图 14 Kep，pb /Kc 变化时剪切过程中 Y--Z 平面平行黏结变化与接触网络． ( a) Kep，pb /Kc = 0. 25; ( b) Kep，pb /Kc = 0. 5; ( c) Kep，pb /Kc = 1; ( d) Kep，pb /Kc = 2 Fig． 14 Parallel bond evolution and contact networks in the Y--Z plane during shearing with the variation of Kep，pb /Kc : ( a) Kep，pb /Kc = 0. 25; ( b) Kep，pb /Kc = 0. 5; ( c) Kep，pb /Kc = 1; ( d) Kep，pb /Kc = 2 3 结论 本文基于试验建立三维颗粒流数值模型，模拟 颗粒刚度变化对岩石力学性响应和变形能力( 脆性 和延性) 的影响． 就实际储层而言，岩体表现的脆性 越强，岩体破裂薄弱面出现越早，且越明显，离散的 颗粒越多，对实际油藏开采中出砂和采收率产生重 要的影响． 因此，从细观角度研究砂岩的变形能力 对储层开采具有重要的实践价值． 其研究成果显示: ( 1) 砂岩颗粒接触处的刚度比 kn /ks 决定着砂 岩的软硬特性，刚度比较大，颗粒接触的切向刚度越 小，岩石表现为较好的延性，且对应的泊松比也较 大，符合软岩的力学特性． ( 2) 胶结位置对应的平行黏结刚度与颗粒接触 刚度比 Kep，pb /Kc 的变化说明随着平行黏结刚度的 增大，砂岩表现为较强的脆性，对应的宏观初始刚度 越大，在外荷载作用下，平行黏结初始破坏开始的应 变较小，越容易出现剪切破坏，出现的剪切带也明 显，符合脆性岩体变化规律． ( 3) 当砂岩的胶结含量和胶结半径比一定时， 胶结位置的颗粒刚度对砂岩的力学响应影响不可忽 视，在数值计算中需重点考虑． 综上所述，本文的三维数值模型可用来模拟实 际储层岩体的力学响应，储层岩体脆性越强，出砂率 的增大和采收率的降低导致石油产能的减少，对于 脆性较强的岩体，实际开采过程中需要做好出砂的 实时监测，及时给出砂控决策． 参 考 文 献 ［1］ Cui L，O'Sullivan C． Exploring the macro- and micro-scale re- · 4341 ·