一种把非标准尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学性质的方法技术

本发明专利技术涉及一种把非标准尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学性质的方法。将小尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心能解决现有测量岩石力学参数实验条件下，小尺寸岩心不满足标准测试尺寸，无法进行正常的实验操作及所测数据可信性等问题。该发明专利技术测量岩石力学性质的方法主要包括下列步骤：1、制备并加工标准尺寸的岩心和非标准尺寸的岩心。2、用不同的粘结剂将不同岩性的小尺寸岩心粘结成标准尺寸的岩心，并进行编号。3、处理实验数据和绘制相关曲线。4、对实验结果进行分析和总结，并确定判定相应岩石力学参数的方法。该方法操作简便、测量精度高，能够较好的克服石油工程中取芯缺陷的问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。将小尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心能解决现有测量岩石力学参数实验条件下，小尺寸岩心不满足标准测试尺寸，无法进行正常的实验操作及所测数据可信性等问题。该专利技术测量岩石力学性质的方法主要包括下列步骤：1、制备并加工标准尺寸的岩心和非标准尺寸的岩心。2、用不同的粘结剂将不同岩性的小尺寸岩心粘结成标准尺寸的岩心，并进行编号。3、处理实验数据和绘制相关曲线。4、对实验结果进行分析和总结，并确定判定相应岩石力学参数的方法。该方法操作简便、测量精度高，能够较好的克服石油工程中取芯缺陷的问题。【专利说明】
本专利技术涉及石油开发
的一种实验方法，尤其是一种把非标准的小尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学性质的方法，能够较好的应用小尺寸粘结而成的标准尺寸的岩心来模拟标准尺寸的砂岩、页岩、白云岩等的抗压强度、弹性模量、泊松比三种力学参数。
技术介绍
随着油气田开发的不断发展，开发技术要求越来越高，全面了解和掌握地层岩石的力学性质，对确定油气田开发方案，指导现场施工提供重要依据。应用MTS电液伺服系统对标准尺寸的岩心进行试验是确定岩石力学参数的重要技术手段。根据岩石力学学会的标准，进行力学参数测试的岩心尺寸的标准为，直径为25mm,长度为50mm-60mm的圆柱形岩心,利用标准尺寸岩心测得的岩石力学参数精度高,具有参考价值。现今，在我国陆上和海洋油气井取芯的过程中，由于地下环境的复杂性，特别是在几千米以下的深地层，取芯的难度越来越大，取得的岩心缺陷比较大，同时在加工过程中的人为操作，获取能应用做岩石力学实验的标准尺寸的岩心越来越困难，而钻取岩心的直径基本能够满足要求，长度一般小于50_，利用这种非标准尺寸岩心直接测量出来的岩石力学参数往往是不准确的，不能直接加以应用。在考虑岩心资源宝贵，充分利用已有岩心资源的情况下，利用非标准尺寸岩心来模拟标准尺寸岩心的性质成为了一个可攻克和优化的问题。将非标准的小尺寸岩心粘结成标准尺寸的岩心是一个科学、合理的思路，通过对粘结后的标准尺寸岩心和标准尺寸岩心在实验中测得的力学参数进行对比、归纳、总结，能够得到通过测试由非标准的小尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心的力学参数来确定不同岩石的力学参数的方法。
技术实现思路
为了克服现有实验条件下，非标准尺寸的岩心所带来的问题，同时充分利用现场岩心资源。本专利技术提供了一种把非标准尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学参数的方法，该方法具有操作简单、测量误差小、工作效率高、岩心制作费用低和岩心利用率高等特点。本专利技术采用的技术方案是:该方法包括下列步骤:1、利用已有模具，使用水泥和石英砂烧铸外形尺寸一定(长300mm、宽300mm、高100mm)的长方体模拟试样，制作模拟试件中水泥和砂的比例为1: 1(质量比)。2、用取芯机在己制备的长方体模拟试样上取芯，并用切割机获取所需长度的岩心。需要钻取的水泥块岩心分为标准尺寸(直径25mm、长50mm)的岩心和不同长度的非标准尺寸(直径25mm、长度小于50mm)的岩心。标准尺寸水泥块岩心3块,非标准的小尺寸岩心按照长度25mm、16.7mm、12.5mm分别制作24块、36块、48块。3、用车床车削水泥块岩心的两端面。钻取并加工处理直径为25mm的非标准尺寸和标准尺寸的砂岩、页岩、白云岩。获得砂岩、页岩、白云岩岩心的个数按长度50mm、25mm、16.7mmU2.5mm分分别为3块、24块、36块、48块。4、将水泥模拟的岩心和加工处理后的砂岩、页岩、白云岩用不同的粘结剂粘结成标准尺寸的岩心,每两个25mm岩心、每三个16.7mm岩心和每四个12.5mm岩心粘结成一个标准尺寸的岩心。然后按岩心类别，组成标准尺寸岩心的小尺寸岩心个数以及粘结剂的种类进行分类，并将每块岩心编号、拍照。5、应用MTS电液伺服系统对岩心进行加载，记录加载过程中的应力和应变数据以及相关曲线图。实验过程主要包括岩心试件的安装、加载、卸载和数据记录等，实验过程中每块岩心的加载和卸载速率保持不变，进行单轴加载。6、对数据和曲线进行分析处理，得到每块岩心的弹性模量、泊松比和抗压强度并进行分类。抗压强度即为加载过程中强度数据的最大值。求解弹性模量的方法为:实验数据中包含加载过程中的应力、轴向和径向应变数据；画出加载过程中的应力、应变图；求取曲线中直线段的斜率，即为弹性模量。7、分别对水泥模拟岩心、砂岩、页岩、白云岩的所有标准尺寸岩心的弹性模量，小尺寸岩心个数及相应的粘结剂种类之间的关心进行绘图和总结，得到弹性模量与粘结剂种类及粘结成标准尺寸岩心的小尺寸岩心个数之间的关系，并确定对于粘结成标准尺寸岩心的小尺寸岩心个数不同的情况，应用粘结而成的标准尺寸岩心判定相应岩石力学参数的方法。·分别取每三块相同标·准尺寸岩心试样计算结果的平均值，并记录在表中。同时分别绘制水泥块岩心、砂岩、页岩、白云岩，在粘结成标准尺寸岩心的小尺寸岩心个数的不同的情况下，弹性模量随粘结剂的种类不同的分布情况。如图1所示，砂岩岩心在由两块25mm长的短岩心粘结而成的情况下，其弹性模量随粘结剂种类的分布情况。图中，给出了每种粘结剂粘结而成的三块标准尺寸岩心对应的弹性模量的分布情况，以及由横线表示的每三块岩心弹性模量的平均值4114124124144，其中A为正常标准尺寸的弹性模量，即实际的力学参数。当由两块25mm长小尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心进行力学测试时，应该选择的合理粘结剂的方法为:取|A-Ali|的值最小对应的粘结剂(Ali表示对应的平均值)。确定由小尺寸岩心粘结而成的标准尺寸岩心测量岩石的实际力学参数的方法:先用上文提供给的方法确定由这种小尺寸岩心粘结而成的标准尺寸岩心应选用的最佳粘结剂。对用该粘结剂粘结成的标准尺寸岩心进行力学参数的测试，测得的结果为E，则实际岩石的力学参数，弹性模量【权利要求】1.，该方法包括下列步骤: a.用水泥制备标准尺寸(直径25mm、长50mm)的岩心和不同长度的非标准尺寸(直径25_、长度小于50mm)的岩心。 b.加工和处理非标准尺寸和标准尺寸的砂岩、页岩、白云岩，保证岩心的平行度、垂直度和光滑度。 c.用不同的粘结剂将不同岩性的小尺寸岩心粘结成标准尺寸的岩心。不同种类的粘结剂包括:白乳胶、502胶、环氧树脂粘接剂、云石胶。粘结成标准尺寸岩心的小岩心的个数分为两个、三个和四个。 d.将粘结后的标准尺寸水泥模拟的岩心和砂岩、页岩、白云岩按照岩性类别、粘结剂种类和组成标准尺寸岩心的小尺寸岩心的个数进行分类并将每块岩心进行拍照和编号。 e.应用MTS电液伺服系统对岩心试样进行加载，记录加载过程中的应力、应变等数据及相关曲线图。 f.对数据和曲线进行处理，得到每块岩心的弹性模量、泊松比、抗压强度三种力学参数并进行分类。 g.分别对水泥模拟岩心、砂岩、页岩和白云岩的标准尺寸岩心和由小尺寸岩心粘结成的标准尺寸岩心的弹性模量进行绘图和总结，绘制不同岩性岩心的弹性模量和粘结剂种类的关系，以及弹性模量和组成标准尺寸岩心的小尺寸岩心个数之间的关心。得到不同岩性这三者之间的关系，判定测量弹性模量的方案。2.如权利要求1所述把非标准尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学性质的方法，其特征在于:采用将非标准尺寸岩心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种把非标准尺寸岩心粘结成标准尺寸岩心测量岩石力学性质的方法，该方法包括下列步骤：a.用水泥制备标准尺寸(直径25mm、长50mm)的岩心和不同长度的非标准尺寸(直径25mm、长度小于50mm)的岩心。b.加工和处理非标准尺寸和标准尺寸的砂岩、页岩、白云岩，保证岩心的平行度、垂直度和光滑度。c.用不同的粘结剂将不同岩性的小尺寸岩心粘结成标准尺寸的岩心。不同种类的粘结剂包括：白乳胶、502胶、环氧树脂粘接剂、云石胶。粘结成标准尺寸岩心的小岩心的个数分为两个、三个和四个。d.将粘结后的标准尺寸水泥模拟的岩心和砂岩、页岩、白云岩按照岩性类别、粘结剂种类和组成标准尺寸岩心的小尺寸岩心的个数进行分类并将每块岩心进行拍照和编号。e.应用MTS电液伺服系统对岩心试样进行加载，记录加载过程中的应力、应变等数据及相关曲线图。f.对数据和曲线进行处理，得到每块岩心的弹性模量、泊松比、抗压强度三种力学参数并进行分类。g.分别对水泥模拟岩心、砂岩、页岩和白云岩的标准尺寸岩心和由小尺寸岩心粘结成的标准尺寸岩心的弹性模量进行绘图和总结，绘制不同岩性岩心的弹性模量和粘结剂种类的关系，以及弹性模量和组成标准尺寸岩心的小尺寸岩心个数之间的关心。得到不同岩性这三者之间的关系，判定测量弹性模量的方案。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张广清，倪纯博，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11