Elastic wave velocity measurements during uniaxial loading - Petrophysical and geomechanical aspects

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Diese Arbeit untersucht die elastischen Wellengeschwindigkeiten während einaxialer Belastung. Dafür werden Gesteine nach den ISRM- Richtlinien vorbereitet und Geschwindigkeiten während verschiedener Belastungs- und Entlastungszyklen bestimmt, bis die Probe die einaxiale Druckfestigkeit erreicht. Die unterschiedlichen Zyklen werden zur Beobachtung von elastischer Hysterese, verschiedener Stadien der Kompaktion und Schließung von vorhandenen Mikrorissen durchgeführt. Zudem ist die Phase der Induktion neuer Risse erkennbar. Die Bestimmung dynamischer, elastischer Parameter ist mit den Geschwindigkeitsmessungen verknüpft. Zusätzlich wurden Dünnschliffanalysen und detaillierte petrophysikalische Messungen durchgeüfhrt, um ein besseres Verständnis über spannungsabhängigen, geschwindigkeitsbeeinflussende Faktoren wie etwa Porosität, Korngröße oder Risse zu erhalten. Anwendungsbereiche wie etwa die Bohrlochstabilität werden im Detail beschrieben, zudem sind weitere Möglichkeiten angeführt, die die Wichtigkeit dieser Messtechnik veranschaulichen. Diese Messtechnik ist ein wirkungsvolles Werkzeug, um Gesteinsversagen geophysikalisch zu bestimmen. Interessant ist das Verhalten der Verlauf der Geschwindigkeiten von Kompressions- und Scherwellen, welches auf Rissformation und Kompaktionsprozesse hinweist. Zusätzlich konnte festgestellt werden, dass die Veränderung von dynamischen Scher- und Elastizitätsmodul vor allem mit einer Veränderung der Scherwellengeschwindigkeit einhergeht, wohingegen der Kompressionsmodul vor allem bei Veränderungen des Geschwindigkeitsverhältnisses und weniger von größten Werten beeinflusst ist. Aufgrund der Möglichkeit, die in situ Spannung bei Bohrlöchern zu bestimmen, können die Geschwindigkeitsmessungen im Labor bei ähnlichen Spannungszuständen durchgeführt werden. Diese Form der Messung erlaubt somit die Wiederherstellung der realen Bedingungen, wodurch die Bestimmung der geomechanischen Parameter realitätsnäher durchgeführt werden kann. Jedoch kann diese Messtechnik statische Verfahren nicht ersetzen, da geomechanischen Parameter sehr stark von der untersuchten Lithologie mit ihrer geologischen Struktur abhängen.

Details

Titel in ÜbersetzungElastische Wellengeschwindigkeitsmessungen während einaxialer Belastung - Petrophysikalische und geomechanische Aspekte
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung1 Juli 2016
StatusVeröffentlicht - 2016