تخمین خواص ژئومکانیکی چند مقیاسی یک مخزن شیلی با استفاده از نتایج آزمون نانو سختی سنجی

آزمون نانو سختی سنجی یا نانو دندانه گذاری، آزمایشی است که با اعمال بارگذاری نقطه ای بر سطح نمونه های کوچک بدست آمده در حد خرده های حفاری و اندازه گیری میزان بار اعمالی و مقدار فرو رفتگی در سطح این نمونه ها، می توان برخی خواص کشسانی و مکانیکی نظیر مدول های بالک، برشی و یانگ و همچنین ضریب سختی را محاسبه نمود. نمونه مورد آزمایش در این مطالعه، شیلی بوده و از مخزن باکن (سازند رسوبی حاوی مواد آلی) حوضه رسوبی ویلیستون در کشور آمریکا می باشد. با استفاده از کمیت های ثبت شده (میزان نیروی اعمال شده و مقدار فرو رفتگی ایجاد شده) در فرآیند آزمایش نانو سختی سنجی شبکه ای (شبکه ۷×۷ مفروض در سطح نمونه)، مدول یانگ و ضریب سختی را با استفاده از روابط الیور و فار می توان محاسبه کرد. پس از اعمال واهمگشت ترکیبی بر نمودارهای فراوانی اصلی مدول یانگ و ضریب سختی، سه نمودار فراوانی فرعی بدست آمد که هر نمودار فراوانی فرعی بیانگر یک دسته یا فاز (نرم، میانه و سخت) با خواص مکانیکی مختص به خود می باشد. بر اساس تئوری محیط موثر، روش های مختلف مقیاس گردانی شامل کران های ویت و رویس، تخمین مدول متوسط ویت- رویس- هیل، کران های هشین، شتریکمن و والپول، روش موری - تاناکا، فرمولاسیون کوستر - توکسوز، تقریب های خود- سازگار و مدل رقیق جهت مدول یانگ و ضریب سختی برای هر فاز از نمونه مطالعاتی اجرا گردید و با مقادیر آزمایشگاهی (مقیاس ماکرو) حاصل از نمونه های شیلی همان سازند مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند و در نهایت روش مقیاس گردانی کران پایین هشین، شتریکمن و والپول برای مدول یانگ و روش مقیاس گردانی ویت- رویس- هیل برای ضریب سختی انتخاب گردید. از این روش های بهینه و برگزیده، می توان برای سایر نمونه های شیلی بدست آمده از مخزن باکن نیز استفاده نمود.

کلیدواژه ها:

نانو سختی سنجی ، مخازن شیلی ، مدول یانگ ، ضریب سختی ، واهمگشت ترکیبی ، مقیاس گردانی