بررسی پدیده فروریختگی حفرات (pore collapse) در ماسه سنگ ها

اصطلاح فروریختگی حفرات (pore collapse) به منظور توصیف پدیده کاهش شدید و برگشت ناپذیر تخلخل در نتیجه افزایش تنش موثر بر ذرات تشکیل دهنده جسم به دلیل کاهش فشار منفذی ناشی از استخراج سیال یا گاز و یا افزایش فشار محصور کننده بر ماسه سنگ ها مورد استفاده قرار می گیرد.. در این مطالعه رفتار تراکم پذیری تعدادی ماسه سنگ در شرایط هیدرواستاتیک تحت فشار های محصور کننده تا 500 بار و در فشار منفذی ثابت 20 بار مورد بررسی قرار گرفته است. تخلخل و ابعاد ذرات در نمونه های ساخته شده در محدوده نسبتا زیاد تغییر می کند. در این مطالعه تغییر تخلخل به عنوان تابعی از تنش موثر مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به میزان تخلخل و ابعاد ذرات، منحنی تخلخل-تنش موثر برخی از نمونه ها نقطه عطفی نشان می دهد که متناظر با تنش موثر بحرانی آغاز فروریختگی حفرات می باشد. پس از این نقطه، تراکم با نرخی سریع و به صورت غیرقابل بازگشت رخ می دهد. با توجه به نتایج به دست آمده از آزمایش ها می توان گفت به طور کلی میزان تنش بحرانی آغاز فروریختگی حفرات تابعی دو متغیره از تخلخل و ابعاد دانه ها می باشد به گونه ای که افزایش تخلخل و افزایش ابعاد دانه ها موجب کاهش در میزان تنش بحرانی می شود. همچنین مقاومت تک محوره ماسه سنگ تاثیری بر تنش بحرانی آغاز فروریختگی حفرات ندارد. با توجه به نتایج این مطالعه اگر ماسه سنگ وارد فاز جریان یافتگی خود نشود ولی بخش فروریختگی حفرات و بخش پس از فروریختگی حفرات را طی کند تغییر دائم در تخلخل آن می تواند تا نزدیک به 10% ایجاد گردد. پیش بینی شد که میزان تراوایی در ماسه سنگ نیز پس از تنش بحرانی تغییرات شدید خواهد کرد. به این منظور با توسعه دستگاهی میزان تراوایی در ماسه سنگ نیز در مسیر بارگذاری اندازه گیری شد که نتیجه آن با پیش بینی ها سازگار بود.

کلیدواژه ها:

ماسه سنگ ، تراکم پذیری ، فروریختگی حفرات ، خردشدگی ذرات ، تراوایی