测量页岩岩石力学性质的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种测量页岩岩石力学性质的方法及装置，属于石油天然气领域。该方法包括：对于三种岩心样品中每种岩心样品，每种岩心样品包括三个岩心样品，对三个岩心样品进行预定模式加载，得到三个岩心样品的抗压强度、横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，三种岩心样品是对页岩进行三个方向取样得到，三个方向分别为纵向、横向和与水平方向之间的夹角为60度的斜向；对于该三个岩心样品中的每个岩心样品，根据该岩心样品的体积应变曲线，计算弹性模量；根据该岩心样品的横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算泊松比。本发明专利技术通过考虑页岩的特殊性，采用多方向取样和多种加载模式，使最终获取的数据准确且适用于页岩岩心。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油天然气领域，特别涉及一种测量页岩岩石力学性质的方法及装置。
技术介绍
岩石力学性质是指岩石在受力状态下抵抗变形和破坏的能力，它包括变形性质和强度性质两个方面，表征变形性质的物理量主要包括弹性模量和泊松比，表征强度性质的物理量主要为抗压强度。所以，可以测量页岩的抗压强度、弹性模量和泊松比，来表征页岩的岩石力学性质。另外，在石油天然气领域，页岩的岩石力学性质是影响页岩气开采的关键因素。而目前，页岩岩石力学性质的实验方法没有统一的标准，主要还是借鉴常规油气储层的岩石力学性质的实验方法。常规油气储层的岩石力学性质的实验方法具有一般性，尚未考虑到页岩的特殊性，比如页岩岩心致密、层理面发育、微裂缝局部发育、易脆等特性，所以，常规油气储层的岩石力学性质的实验方法不一定适用于页岩岩心，因此，做出的实验数据可能不准确，缺乏可信度。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种测量页岩岩石力学性质的方法及装置。所述技术方案如下：一方面，提供了一种测量页岩岩石力学性质的方法，所述方法包括：对于三种岩心样品中的每种岩心样品，所述每种岩心样品包括三个岩心样品，对所述三个岩心样品进行预定模式加载，得到所述三个岩心样品的抗压强度、横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，所述预定模式包括单轴应变加载、三轴应力加载或三轴围压/轴压加卸载循环，使一个岩心样品对应一种预定模式，所述三种岩心样品是对页岩进行三个方向取样得到，所述三个方向分别为纵向、横向和与水平方向之间的夹角为60度的斜向；对于所述三个岩心样品中的每个岩心样品，根据所述岩心样品的体积应变曲线，计算所述岩心样品的弹性模量；根据所述岩心样品的横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算所述岩心样品的泊松比。可选地，所述根据所述岩心样品的体积应变曲线，计算所述岩心样品的弹性模量，包括：在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线，所述体积应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述体积应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；计算所述弹性段曲线的斜率；将计算的斜率确定为所述岩心样品的弹性模量。可选地，所述在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线，包括：将所述岩心样品的体积应变曲线所在坐标系的原点作为起始点，绘制第一切线，所述第一切线为所述体积应变曲线的切线；从所述体积应变曲线中，选择与所述第一切线重合的曲线段；将选择的曲线段确定为所述岩心样品的弹性段曲线。可选地，所述根据所述岩心样品的横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算所述岩心样品的泊松比，包括：在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线；获取所述弹性段曲线对应的应力值范围；基于所述应力值范围，从所述岩心样品的轴向应变曲线中，确定轴向应变曲线段；基于所述应力值范围，从所述岩心样品的横向应变曲线中，确定横向应变曲线段；根据所述横向应变曲线段与所述轴向应变曲线段，计算所述岩心样品的泊松比。可选地，所述根据所述横向应变曲线段与所述轴向应变曲线段，计算所述岩心样品的泊松比，包括：计算所述横向应变曲线段的斜率，所述横向应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述横向应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；计算所述轴向应变曲线段的斜率，所述轴向应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述轴向应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；计算所述轴向应变曲线段的斜率与所述横向应变曲线段的斜率之间的比值，得到所述岩心样品的泊松比。另一方面，提供了一种测量页岩岩石力学性质的装置，所述装置包括：加载模块，用于对于三种岩心样品中的每种岩心样品，所述每种岩心样品包括三个岩心样品，对所述三个岩心样品进行预定模式加载，得到所述三个岩心样品的抗压强度、横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，所述预定模式包括单轴应变加载、三轴应力加载或三轴围压/轴压加卸载循环，使一个岩心样品对应一种预定模式，所述三种岩心样品是对页岩进行三个方向取样得到，所述三个方向分别为纵向、横向和与水平方向之间的夹角为60度的斜向；第一计算模块，用于对于所述三个岩心样品中的每个岩心样品，根据所述岩心样品的体积应变曲线，计算所述岩心样品的弹性模量；第二计算模块，用于根据所述岩心样品的横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算所述岩心样品的泊松比。可选地，所述第一计算模块包括：第一确定单元，用于在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线，所述体积应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述体积应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；第一计算单元，用于计算所述弹性段曲线的斜率；第二确定单元，用于将计算的斜率确定为所述岩心样品的弹性模量。可选地，所述第一确定单元包括：绘制子单元，用于将所述岩心样品的体积应变曲线所在坐标系的原点作为起始点，绘制第一切线，所述第一切线为所述体积应变曲线的切线；选择子单元，用于从所述体积应变曲线中，选择与所述第一切线重合的曲线段；确定子单元，用于将选择的曲线段确定为所述岩心样品的弹性段曲线。可选地，所述第二计算模块包括：第三确定单元，用于在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线；获取单元，用于获取所述弹性段曲线对应的应力值范围；第四确定单元，用于基于所述应力值范围，从所述岩心样品的轴向应变曲线中，确定轴向应变曲线段；第五确定单元，用于基于所述应力值范围，从所述岩心样品的横向应变曲线中，确定横向应变曲线段；第二计算单元，用于根据所述横向应变曲线段与所述轴向应变曲线段，计算所述岩心样品的泊松比。可选地，所述第二计算单元包括：第一计算子单元，用于计算所述横向应变曲线段的斜率，所述横向应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述横向应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；第二计算子单元，用于计算所述轴向应变曲线段的斜率，所述轴向应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述轴向应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；第三计算子单元，用于计算所述轴向应变曲线段的斜率与所述横向应变曲线段的斜率之间的比值，得到所述岩心样品的泊松比。在本专利技术实施例中，考虑到页岩的特殊性，按照纵向、横向和斜向三个方向，从页岩岩石中取三种岩心样品，且每种岩心样品包括三个岩心样品。对每种岩心样品中的一个岩心样品进行单轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量页岩岩石力学性质的方法，其特征在于，所述方法包括：对于三种岩心样品中的每种岩心样品，所述每种岩心样品包括三个岩心样品，对所述三个岩心样品进行预定模式加载，得到所述三个岩心样品的抗压强度、横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，所述预定模式包括单轴应变加载、三轴应力加载或三轴围压/轴压加卸载循环，使一个岩心样品对应一种预定模式，所述三种岩心样品是对页岩进行三个方向取样得到，所述三个方向分别为纵向、横向和与水平方向之间的夹角为60度的斜向；对于所述三个岩心样品中的每个岩心样品，根据所述岩心样品的体积应变曲线，计算所述岩心样品的弹性模量；根据所述岩心样品的横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算所述岩心样品的泊松比。

【技术特征摘要】
1.一种测量页岩岩石力学性质的方法，其特征在于，所述方法包括：
对于三种岩心样品中的每种岩心样品，所述每种岩心样品包括三个岩心样
品，对所述三个岩心样品进行预定模式加载，得到所述三个岩心样品的抗压强
度、横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，所述预定模式包括单轴应
变加载、三轴应力加载或三轴围压/轴压加卸载循环，使一个岩心样品对应一种
预定模式，所述三种岩心样品是对页岩进行三个方向取样得到，所述三个方向
分别为纵向、横向和与水平方向之间的夹角为60度的斜向；
对于所述三个岩心样品中的每个岩心样品，根据所述岩心样品的体积应变
曲线，计算所述岩心样品的弹性模量；
根据所述岩心样品的横向应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算
所述岩心样品的泊松比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩心样品的体积
应变曲线，计算所述岩心样品的弹性模量，包括：
在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线，所
述体积应变曲线所在坐标系的横轴为应变值，所述体积应变曲线所在坐标系的
纵轴为应力值；
计算所述弹性段曲线的斜率；
将计算的斜率确定为所述岩心样品的弹性模量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述岩心样品的体积应
变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线，包括：
将所述岩心样品的体积应变曲线所在坐标系的原点作为起始点，绘制第一
切线，所述第一切线为所述体积应变曲线的切线；
从所述体积应变曲线中，选择与所述第一切线重合的曲线段；
将选择的曲线段确定为所述岩心样品的弹性段曲线。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述岩心样品的横向
应变曲线、轴向应变曲线和体积应变曲线，计算所述岩心样品的泊松比，包括：
在所述岩心样品的体积应变曲线上，确定所述岩心样品的弹性段曲线；
获取所述弹性段曲线对应的应力值范围；
基于所述应力值范围，从所述岩心样品的轴向应变曲线中，确定轴向应变
曲线段；
基于所述应力值范围，从所述岩心样品的横向应变曲线中，确定横向应变
曲线段；
根据所述横向应变曲线段与所述轴向应变曲线段，计算所述岩心样品的泊
松比。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述横向应变曲线段
与所述轴向应变曲线段，计算所述岩心样品的泊松比，包括：
计算所述横向应变曲线段的斜率，所述横向应变曲线所在坐标系的横轴为
应变值，所述横向应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；
计算所述轴向应变曲线段的斜率，所述轴向应变曲线所在坐标系的横轴为
应变值，所述轴向应变曲线所在坐标系的纵轴为应力值；
计算所述轴向应变曲线段的斜率与所述横向应变曲线段的斜率之间的比
值，得到所述岩心样品的泊松比。
6.一种测量页岩岩石力学性质的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘朝毅，付永强，桑宇，杨建，李金穗，曾立新，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11