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31	Shear-enhanced permeability and poroelastic deformation in unconsolidated sands Hamza, Syed Muhammad Farrukh 06 November 2012 (has links) Heavy oil production depends on the understanding of mechanical and flow properties of unconsolidated or weakly consolidated sands under different loading paths and boundary conditions. Reconstituted bitumen-free Athabasca oil-sands samples were used to investigate the geomechanics of a steam injection process such as the Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD). Four stress paths have been studied in this work: triaxial compression, radial extension, pore pressure increase and isotropic compression. Absolute permeability, end-point relative permeability to oil & water (kro and krw), initial water saturation and residual oil saturation were measured while the samples deformed. Triaxial compression is a stress path of increasing mean stress while radial extension and pore pressure increase lead to decreasing mean stress. Pore pressure increase experiments were carried out for three initial states: equal axial and confining stresses, axial stress greater than confining stress and confining stress greater than axial stress. Pore pressure was increased under four boundary conditions: 1) constant axial and confining stress; 2) constant axial stress and zero radial strain; 3) zero axial strain and constant confining stress; and 4) zero axial and radial strain. These experiments were designed to mimic geologic conditions where vertical stress was either S1 or S3, the lateral boundary conditions were either zero strain or constant stress, and the vertical boundary conditions were either zero strain or constant stress. Triaxial compression caused a decrease in permeability as the sample compacted, followed by appreciable permeability enhancement during sample dilation. Radial extension led to sample dilation, shear failure and permeability increase from the beginning. The krw and kro increased by 40% and 15% post-compaction respectively for the samples corresponding to lower depths during triaxial compression. For these samples, residual oil saturation decreased by as much as 40%. For radial extension, the permeability enhancement decreased with depth and ranged from 20% to 50% while the residual oil saturation decreased by up to 55%. For both stress paths, more shear-enhanced permeability was observed for samples tested at lower pressures, implying that permeability enhancement is higher for shallower sands. The pore pressure increase experiments showed an increase of only 0-10% in absolute permeability except when the effective stress became close to zero. This could possibly have occurred due to steady state flow not being reached during absolute permeability measurement. The krw curves generally increased as the pore pressure was increased from 0 psi. The increase ranged from 5% to 44% for the different boundary conditions and differential stresses. The kro curves also showed an increasing trend for most of the cases. The residual oil saturation decreased by 40-60% for samples corresponding to shallow depths while it increased by 0-10% for samples corresponding to greater depths. The reservoirs with high differential stress are more conducive to favorable changes in permeability and residual oil saturation. These results suggested that a decreasing mean stress path is more beneficial for production increase than an increasing mean stress path. The unconsolidated sands are over-consolidated because of previous ice loading which makes the sand matrix stiffer. In this work, it was found that over-consolidation, as expected, decreased the porosity and permeability (40-50%) and increased the Young’s and bulk moduli of the sand. The result is sand which failed at higher than expected stress during triaxial compression. Overall, results show that lab experiments support increased permeability due to steam injection operations in heavy oil, and more importantly, the observed reduction in residual oil saturation implies SAGD induced deformation should improve recovery factors. / text Steam Assisted Gravity Drainage SAGD Geomechanics laboratory experiments SAGD lab experiments Triaxial compression Radial extension Pore pressure increase Jon Olson SEM (Scanning Electron Microscope) Steam injection Thermal recovery methods Athabasca oil sands Oil-sands Absolute permeability Relative permeability Initial water saturation Residual oil saturation Corey type curves End-point relative permeability Reservoir geomechanics
32	Etude expérimentale sur la localisation des déformations dans les grès poreux / Experimental Study of localised deformation in porous sandstones Charalampidou, Elli Maria 03 May 2011 (has links) Cette étude expérimentale traite la localisation des déformations sur un grès poreux: le grès de Vosges. Un nombre des essais triaxiaux sont effectués sous des pressions de confinement (i.e., 20 MPa - 190 MPa) et des déformations axiales différentes pour mieux comprendre la réponse mécanique de ce grès. La localisation des déformations a été étudiée dans des différentes échelles en appliquant une variation de mesures de champs (full-field methods) comme la Tomographie Ultrasonore (en 2D), les Emissions Acoustiques (en 3D), les Rayons X (en 3D), et la Corrélation des Images (en 3D). Les méthodes expérimentales ont été appliquées avant, pendant et après les essais triaxiaux. Des coupes fine ont été observées sous le microscope optique et électronique (SEM). La combinaison des multiples techniques expérimentales, qui ont des différentes sensitivités et résolutions, a décrit la procédure de la formation et l’évolution des bands de déformation observées sur le grès de Vosges. Des bandes de cisaillement ont été formées sous des pressions intermédiaires et des bandes de compaction sous des pressions élevées. Des bandes de compactions pure n’ont pas été observées.Les bandes de déformations observées se sont caractérisées comme des zones de déformation de cisaillement localisée et/ou de compaction. En plus, elles se sont caractérisées comme des structures de fable vitesse ultrasonore, des places d’origine des fissures inter- ou intra- granulaires, et des places des densités de matériel élevées.Deux mécanismes principales ont été observées au niveau de grain dans les bandes de cisaillement et de bandes de compaction (shear-enhanced compaction bands): d’un cote c’est la fissuration des grains (endommagement) et de l’autre cote c’est la réduction de porosité (sur la forme de compaction). Les deux mécanismes i présent différences sur leurs proportions et leur ordre d’occurrence dans le temps. / This PhD thesis presents a laboratory study aiming at a better understanding of the stress-strain response of the Vosges sandstone (porous rock) tested at a range of confining pressures (i.e., 20-190 MPa) and different axial strain levels. Localised deformation was captured at different scales by a combination of full-field experimental methods, including Ultrasonic Tomography (2D), Acoustic Emissions (3D), X-ray Tomography (3D), and 3D volumetric Digital Image Correlation, plus thin section and Scanning Electron Microscope observations (2D). These experimental methods were performed before, during and after a number of triaxial compression tests. The combined use of the experimental techniques, which have different sensitivity and resolution, described the processes of shear band and shear-enhanced compaction band generation, which formed at low to intermediate and relatively high confining pressures, respectively. Pure compaction bands were not identified. The deformation bands were characterised as zones of localised shear and/or volumetric strain and were captured by the experimental methods as features of low ultrasonic velocities, places of inter- and intra-granular cracking and structures of higher density material. The two main grain-scale mechanisms: grain breakage (damage) and porosity reduction (compaction) were identified in both shear band and shear-enhanced compaction band formation, which presented differences in the proportions of the mechanism and their order of occurrence in time. Grès Essais triaxiaux Bands de cisaillement Bands de compaction Tomographie ultrasonore Émissions acoustiques Tomographie de rayons X Corrélation des images en 3D Coupes fine Déformation de localisations Endommagement Géotechnique Sandstones Triaxial compression Shear bands Compaction bands Ultrasonic tomography Acoustic emissions X-ray tomography 3D digital image correlation Thin sections Strain, damage Geomechanics
33	Experimentelle Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung Hampel, Torsten 20 November 2006 (has links) Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der experimentellen Analyse des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton unter mehraxialer Beanspruchung. Dabei wurden sowohl die zwei und die dreiaxiale Drucktragfähigkeit als auch das Verhalten unter zweiaxialer kombinierter Druck Zug Beanspruchung untersucht. Für die Analyse kamen jeweils drei Betonfestigkeitsklassen zum Einsatz, C 55/67, C 70/85 und C 90/105. Innerhalb der durchgeführten Versuchsreihen wurden sowohl die jeweiligen Bruchlasten als auch die Spannungs Dehnungs Beziehungen ermittelt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden mit denen verglichen, die an Normalbeton gewonnen wurden. Aus diesem Vergleich wurden Schlußfolgerungen für den Einsatz von Hochleistungsbetonen abgeleitet. Zur mathematischen Beschreibung des Tragverhaltens von Hochleistungsbeton wurden für die untersuchten Beanspruchungsregime Näherungsfunktionen angegeben. / The subject of this paper is the experimental analysis of the behavior of High Performance Concrete under multiaxial loading. Thereby the behavior under bi- and triaxial compression as well as the behavior under combined compression-tension stresses were examined. Three concrete grades were examined, C 55/67, C 70/85 and C 90/105. Within the test series, the ultimate loads and the stress-strain-relationships were determined. The results of the examinations were compared to the results which are already known for normal strength concrete. From these comparisons conclusions for the usage of high performance concrete were made. For the examined states of stress mathematical approximations are specified. info:eu-repo/classification/ddc/690 ddc:690
34	Gesteinsmechanische Versuche und petrophysikalische Untersuchungen – Laborergebnisse und numerische Simulationen Baumgarten, Lars 26 May 2016 (has links) (PDF) Dreiaxiale Druckprüfungen können als Einstufenversuche, als Mehrstufenversuche oder als Versuche mit kontinuierlichen Bruchzuständen ausgeführt werden. Bei der Anwendung der Mehrstufentechnik ergeben sich insbesondere Fragestellungen hinsichtlich der richtigen Wahl des Umschaltpunktes und des optimalen Verlaufs des Spannungspfades zwischen den einzelnen Versuchsstufen. Fraglich beim Versuch mit kontinuierlichen Bruchzuständen bleibt, ob im Versuchsverlauf tatsächlich Spannungszustände erfasst werden, welche die Höchstfestigkeit des untersuchten Materials repräsentieren. Die Dissertation greift diese Fragestellungen auf, ermöglicht den Einstieg in die beschriebene Thematik und schafft die Voraussetzungen, die zur Lösung der aufgeführten Problemstellungen notwendig sind. Auf der Grundlage einer umfangreichen Datenbasis gesteinsmechanischer und petrophysikalischer Kennwerte wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches das Spannungs-Verformungs-, Festigkeits- und Bruchverhalten eines Sandsteins im direkten Zug- und im einaxialen Druckversuch sowie in dreiaxialen Druckprüfungen zufriedenstellend wiedergibt. Das Festigkeitsverhalten des entwickelten Modells wurde in Mehrstufentests mit unterschiedlichen Spannungspfaden analysiert und mit den entsprechenden Laborbefunden verglichen. Gesteinsprobe Prüfkörper Postaer Sandstein Laborprüfungen Petrophysikalische Untersuchungen Einaxialer Druckversuch Dreiaxialer Kompressionsversuch Einstufentest Mehrstufentechnik Spannungspfad Kontinuierliche Bruchzustände Continuous-Failure-State-Triaxial-Test Zugfestigkeitsprüfungen Scherversuch Spaltzugversuch Biegezugversuch Belastungsrichtung Ultraschalllaufzeitmessung Dehnwellen-Resonanzverfahren Kathodolumineszenz-Mikroskopie Gesteinkenngrößen Gesteinsmechanische Parameter Rohdichte Reindichte Porosität Dünnschliffanalyse Sphärizität Korngrößenverteilung Festigkeitskennwerte Höchstfestigkeit Spitzenfestigkeit Restfestigkeit Anisotropie Arbeitskurven Spannungs-Dehnungs-Verhalten Nachbruch Bruchbilder Verformungskennwerte Statischer Elastizitätsmodul Dynamischer Elastizitätsmodul Verformungsmodul Querdehnungszahl Impuls-Laufzeit Wellen-Ausbreitungsgeschwindigkeit Numerische Modellierung Simulationsrechnung PFC-3D Kugelmodell Clump Partikelarrangement Parameterkalibrierung Parallel Bond Mikrobruch Rissausbreitung elastische Wellen rock sample test specimen sandstone uniaxial compression test triaxial compression test unconfined compression test multiple failure state test continuous failure state test tensile splitting strength shear test bending test pulse velocity ultrasonic elastic constants Young’s modulus of elasticity modulus of deformation Poisson’s ratio post failure stress-strain behaviour real density apparent density grain-size distribution porosity flexural strength peak strength residual strength anisotropy fracture pattern micro-crack pulse-propagation velocity clump sphere model parallel bond crack propagation numerical modelling simulation elastic wave PFC-3D parameter calibration particle arrangement ddc:624 Posta Sandstein Gesteinsprobe Mechanische Eigenschaft Petrophysik Elastizität Werkstein Druckversuch Zugversuch Kennzahl Experiment Numerisches Modell
35	Gesteinsmechanische Versuche und petrophysikalische Untersuchungen – Laborergebnisse und numerische Simulationen Baumgarten, Lars 25 November 2015 (has links) Dreiaxiale Druckprüfungen können als Einstufenversuche, als Mehrstufenversuche oder als Versuche mit kontinuierlichen Bruchzuständen ausgeführt werden. Bei der Anwendung der Mehrstufentechnik ergeben sich insbesondere Fragestellungen hinsichtlich der richtigen Wahl des Umschaltpunktes und des optimalen Verlaufs des Spannungspfades zwischen den einzelnen Versuchsstufen. Fraglich beim Versuch mit kontinuierlichen Bruchzuständen bleibt, ob im Versuchsverlauf tatsächlich Spannungszustände erfasst werden, welche die Höchstfestigkeit des untersuchten Materials repräsentieren. Die Dissertation greift diese Fragestellungen auf, ermöglicht den Einstieg in die beschriebene Thematik und schafft die Voraussetzungen, die zur Lösung der aufgeführten Problemstellungen notwendig sind. Auf der Grundlage einer umfangreichen Datenbasis gesteinsmechanischer und petrophysikalischer Kennwerte wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches das Spannungs-Verformungs-, Festigkeits- und Bruchverhalten eines Sandsteins im direkten Zug- und im einaxialen Druckversuch sowie in dreiaxialen Druckprüfungen zufriedenstellend wiedergibt. Das Festigkeitsverhalten des entwickelten Modells wurde in Mehrstufentests mit unterschiedlichen Spannungspfaden analysiert und mit den entsprechenden Laborbefunden verglichen. info:eu-repo/classification/ddc/624 ddc:624

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