【技术实现步骤摘要】
一种获取岩石断裂韧性的各向异性的方法及装置
本专利技术涉及岩石力学评价领域，特别涉及一种获取岩石断裂韧性的各向异性的方法及装置。
技术介绍
岩石的断裂韧性是指岩石裂纹失稳扩展导致岩石断裂时的临界应力强度因子，其大小反映了岩石裂缝扩展难易程度，研究岩石的断裂韧性对低渗透储层水力压裂具有重要意义，岩石断裂韧性的值越小，岩石的裂缝越容易延伸，越有利于对低渗透储层进行水力压裂，研究岩石的断裂韧性的各向异性，可以对低渗透储层进行水力压裂时裂缝的走向进行预测。目前测试岩石断裂韧性的方法主要为巴西圆盘法，该方法可以获取沿岩心轴向的断裂韧性，但需要在试件中心钻取中心孔，并预制裂纹，对试件施加载荷直至试件断裂，测量其临界载荷，然后根据预裂纹长度，试样尺寸以及预裂纹与施加载荷间夹角，求取断裂韧性。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：通过巴西圆盘法求取岩石的断裂韧性需要钻取中心孔，并预制裂纹，对试件施加载荷直至试件断裂，由于试件断裂之后不能再重复利用，导致岩心的浪费较为严重，且巴西圆盘法无法...
【技术保护点】
1.一种获取岩石断裂韧性的各向异性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤1：沿井深方向获取第一岩心和第二岩心，所述第一岩心和所述第二岩心的质心之间距离小于预设距离；/n步骤2：沿所述第一岩心的轴向在所述第一岩心表面上进行轴向造槽重复刻划，以在所述第一岩心表面刻划出沿所述第一岩心轴向的沟槽，在所述轴向造槽重复刻划过程中，轴向刻划速度保持恒定，轴向刻划深度单次恒定且逐次增加；/n步骤3：根据刀具尖部所述第一岩心破碎形态、刀具尖部擦挂所述第一岩心表面产生的颗粒形态、试验过程中的声音信号和力值信号，判断所述第一岩心所处的破坏状态，若判断所述第一岩心处于塑性破坏状态，则回...
【技术特征摘要】
1.一种获取岩石断裂韧性的各向异性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：沿井深方向获取第一岩心和第二岩心，所述第一岩心和所述第二岩心的质心之间距离小于预设距离；
步骤2：沿所述第一岩心的轴向在所述第一岩心表面上进行轴向造槽重复刻划，以在所述第一岩心表面刻划出沿所述第一岩心轴向的沟槽，在所述轴向造槽重复刻划过程中，轴向刻划速度保持恒定，轴向刻划深度单次恒定且逐次增加；
步骤3：根据刀具尖部所述第一岩心破碎形态、刀具尖部擦挂所述第一岩心表面产生的颗粒形态、试验过程中的声音信号和力值信号，判断所述第一岩心所处的破坏状态，若判断所述第一岩心处于塑性破坏状态，则回到所述步骤2，若判断所述第一岩心处于脆性破坏状态，则进入步骤4，并记录所述第一岩心由塑性破坏状态到脆性破坏状态的轴向临界刻划深度；
步骤4：以所述轴向临界刻划深度为轴向初次刻划深度，沿所述沟槽在所述第一岩心表面进行轴向断裂重复刻划，获取每一次刻划过程中不同轴向刻划距离下第一法向力和第一切向力的大小，其中，在所述轴向断裂重复刻划过程中，轴向刻划速度保持恒定，轴向刻划深度单次恒定且逐次增加；
步骤5：将轴向断裂重复刻划过程中每一次刻划的轴向刻划深度、不同轴向刻划距离下第一法向力和第一切向力的数值代入公式(1)，获取所述第一岩心处于脆性破坏状态时，其在不同轴向刻划深度、不同轴向刻划距离下的轴向断裂韧性：
在公式(1)中，Kc1为轴向断裂韧性，Ft1为第一切向力，Fn1为第一法向力，d1为轴向刻划深度，w1为轴向刻划宽度，所述轴向刻划宽度w1为所述刀具尖部的宽度；
步骤6：根据不同轴向刻划深度、不同轴向刻划距离下所述第一岩心的轴向断裂韧性的数值，获取所述第一岩心的轴向断裂韧性的连续剖面；
步骤7：沿所述第二岩心的周向在所述第二岩心表面上进行周向造槽重复刻划，以在所述第二岩心表面刻划出沿所述第二岩心周向的沟槽，在所述周向造槽重复刻划过程中，周向刻划速度保持恒定，周向刻划深度单次恒定且逐次增加；
步骤:8：根据刀具尖部所述第二岩心破碎形态、刀具尖部擦挂所述第二岩心表面产生的颗粒形态、试验过程中的声音信号和力值信号，判断所述第二岩心所处的破坏状态，若判断所述第二岩心处于塑性破坏状态，则回到所述步骤7，若判断所述第二岩心处于脆性破坏状态，则进入步骤9，并记录所述第二岩心由塑性破坏状态到脆性破坏状态的周向临界刻划深度；
步骤9：以所述周向临界刻划深度为第二刻划深度，沿所述沟槽在所述第二岩心表面进行周向断裂重复刻划，获取每一次刻划过程中不同周向刻划距离下第二法向力和第二切向力的大小，其中，在所述周向断裂重复刻划过程中，周向刻划速度保持恒定，周向刻划深度单次恒定且逐次增加；
步骤10：将断裂重复刻划过程中每一次刻划的第二刻划深度、不同周向刻划距离下第二法向力和第二切向力的数值代入公式(2)，获取所述第二岩心处于脆性破坏状态时，其在不同周向刻划深度、不同周向刻划距离下的周向断裂韧性：
在公式(2)中，Kc2为周向断裂韧性，Ft2为第二切向力，Fn2为第二法向力，d2为周向刻划深度，w2为周向刻划宽度，所述周向刻划宽度w2为所述刀具尖部的宽度；
步骤11：根据不同周向刻划深度、不同周向刻划距离下所述第二岩心的周向断裂韧性，获取所述第二岩心的周向断裂韧性的连续剖面；
步骤12：根据所述第一岩心的轴向断裂韧性的连续剖面和所述第二岩心的周向断裂韧性的连续剖面，获取岩石的断裂韧性的各向异性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据刀具尖部所述第一岩心破碎形态、刀具尖部擦挂所述第一岩心表面产生的颗粒形态、试验过程中的声音信号和力值信号，判断所述第一岩心所处的破坏状态，包括：
若与刀具尖部接触的第一岩心表面出现较大裂纹，且裂纹在刀具前部向前不稳定扩展，刀具尖部擦挂产生较大的岩屑和碎块，刻划过程伴随较大声响，力值信号显示出明显的锯齿状，则判断所述第一岩心处于脆性破坏状态；
若与刀具尖部接触的第一岩心表面发生碎裂，刀具尖部擦挂产生粉末且粉末在刀具前部积累，刻划过程声音较小，力值信号表现为白噪声信号，则判断所述第一岩心处于塑性破坏状态。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁舒航，桑宇，杨建，潘琼，彭均亮，闵建，曾冀，唐思洪，彭欢，黄成惠，
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
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