【技术实现步骤摘要】
基于能量演化的页岩脆性指数评价方法
本专利技术属于岩体力学和非常规油气勘探开发领域，涉及一种基于能量演化的页岩脆性指数评价方法。
技术介绍
岩石的脆性是指岩石在荷载作用下发生较小的塑性变形就破坏，同时承载能力迅速丧失的性质。作为岩石一项重要的力学特性，脆性评价在许多工程领域具有广泛的应用价值。例如，深部岩体工程中，尤其对于硬脆性围岩，围岩的脆性程度与岩爆发生的可能性及岩爆烈度评估密切相关；页岩气开采中，页岩的脆性是评价井壁的稳定性及储层压裂改造效果的关键指标。因此，合理而准确地评价岩石的脆性，对深部地下工程安全建设及资源高效开采具有重要的指导意义。目前，国内外评价岩石脆性的指标已有40多种。归纳起来，常用的脆性指标可分为以下5类：①基于硬度与断裂韧性的脆性指标；②基于矿物成分的脆性指标；③基于强度特征的脆性指标；④基于应力-应变曲线的脆性指标；⑤基于应变能的脆性指标。以上这些指标是根据不同的研究目的而提出的，在某些特定条件下具有较好的适用性，同时也存在一定的局限性，有些忽略了加载条件、成岩作用等外部因素对岩石脆性的影...
【技术保护点】
1.一种基于能量演化的页岩脆性指数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：制作圆柱体页岩岩样；/n步骤2：将所述岩样安装在岩石三轴试验系统中，设定围压，对岩样开展单轴、三轴试验，实时采集围压、轴向应力、轴向应变和横向应变数据；/n步骤3：根据岩样的单轴、三轴压缩试验数据，绘制相应的应力应变曲线；/n步骤4：设定不同的围压，重复步骤2～3，绘制不同围压下的单轴、三轴应力应变曲线；/n步骤5：基于应力应变曲线，分析页岩的能量演化过程，计算各部分能量；/n步骤6：基于峰前能量演化计算峰前脆性指数；/n步骤7：基于峰后能量演化计算峰后脆性指数；/n步骤8：对峰前脆性指数和峰...
【技术特征摘要】
1.一种基于能量演化的页岩脆性指数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制作圆柱体页岩岩样；
步骤2：将所述岩样安装在岩石三轴试验系统中，设定围压，对岩样开展单轴、三轴试验，实时采集围压、轴向应力、轴向应变和横向应变数据；
步骤3：根据岩样的单轴、三轴压缩试验数据，绘制相应的应力应变曲线；
步骤4：设定不同的围压，重复步骤2～3，绘制不同围压下的单轴、三轴应力应变曲线；
步骤5：基于应力应变曲线，分析页岩的能量演化过程，计算各部分能量；
步骤6：基于峰前能量演化计算峰前脆性指数；
步骤7：基于峰后能量演化计算峰后脆性指数；
步骤8：对峰前脆性指数和峰后脆性指数采用乘法合成方法，得出综合反映峰前峰后能量演化特征的页岩脆性评价指数。
2.根据权利要求1所述的一种基于能量演化的页岩脆性指数评价方法，其特征在于：步骤5中页岩的能量演化过程中各部分能量计算公式具体如下：
岩石变形破坏过程中的总吸收能表示为：U0＝∫σ1dε1+2∫σ3dε3；弹性应变能表示为：式中：U0为外力对岩石所做的总功；Ue为岩石可释放的弹性应变能；σ1和ε1是轴向应力和轴向应变；σ3和ε3是围压和环向应变；E0是弹性模量；μ是泊松比；
损伤应力前的耗散能等于损伤应力前总吸收能减去损伤应力储存的弹性应变能：式中：Uda是损伤应力前的耗散能，U0a是损伤应力处对应的总吸收能，Uea是损伤应力处对应的弹性应变能，σ1a和ε1a是损伤应力处对应的轴向应力和轴向应变，σ3a和ε3a是损伤应力处对应的围压和环向应变；
峰值应力前的耗散能表示为：式中：Udb是峰值应力前的耗散能，U0b是峰值应力处对应的总吸收能，Ueb是峰值应力处对应的弹性应变能，σ1b和ε1b是峰值应力处对应的轴向应力和轴向应变，σ3b和ε3b是峰值应力处对应的围压和环向应变；
峰后破坏阶段释放的弹性应变表示为：Ue-post＝Ueb-Uec，式中：Uec是岩样破坏后残余的弹性应变能，σ1c和ε1c是残余应力处对应的轴向应力和轴向应变，σ...
【专利技术属性】
技术研发人员：温韬，李德成，贾文君，孙莉霞，王凤华，唐睿旋，胡明毅，高德祥，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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