[發明專利]一種定量分析巖石脆度的裝置及方法

有效

• 申請號: 201610860965.7
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106323749B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 李永平;程興生;張智勇;吳國濤;王永賢
• 申請（專利權）人: 北京斯迪萊鉑油氣技術有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 朱繪;張文娟

本發明公開了一種定量分析巖石脆度的裝置及方法。本發明的裝置包括：構造有開口和通孔的樣品容器，其配置為容納巖心樣品；超聲波探頭，其配置為采集所述巖心樣品的聲發射信號；聲發射采集裝置，其配置為根據所述聲發射信號獲取聲發射參數；材料試驗裝置，其配置為向所述樣品容器內的所述巖心樣品提供應力以破壞所述巖心樣品；徑向應變規以及軸向應變規，其配置為配合所述材料試驗裝置獲取所述巖心樣品的應力?應變參數；數據分析裝置，其配置為根據所述巖心樣品被破壞過程中同步采集的所述聲發射參數以及所述應力?應變參數定量分析巖石脆度。根據本發明的裝置及方法能夠快速、簡便、準確地對各類巖心的巖石脆度進行定量分析。

技術領域

本發明涉及地質開發領域，具體說涉及一種定量分析巖石脆度的裝置及方法。

背景技術

利用水力壓裂對儲層巖石進行改造是提高單井產量的重要手段，特別是對于滲透率極低的儲層水力壓裂更是其經濟有效開發的基礎。

在水里壓裂工藝中，儲層脆度是判斷水力壓裂能否在儲層內形成復雜裂縫網絡的基礎，也是水力壓裂工藝參數優化和壓裂液優選的基礎。

在現有技術中，一方面，針對頁巖提出了脆度指數的概念并用于指導現場，但由于其采用的脆度指數是用楊氏模量和泊松比兩個彈性參數或者“脆性礦物”的含量確定，而巖石的脆度是與破壞相關的參數，兩種計算脆度的方法均沒有反映巖石破壞的性質，因此其適用性受到限制，即在某些區域的頁巖內適用性強，而對其它區域、其它巖性適用性較差。

另一方面，基于巖石的全應力-應變曲線的特征參數測定表征巖石的脆度。其中，特征參數主要為巖石的峰值強度和殘余強度。但由于獲得全應力-應變曲線對壓機剛度、控制系統要求高，常規壓機難以獲得巖石峰后特征，難以獲得全應力-應變曲線，特別對于頁巖更為如此。因此該方法的成功率不高。

綜上，在現有技術中，針對巖石脆度的分析方法存在適用性不強、設備要求高、操作復雜以及成功率低等問題。因此，需要一種新的分析巖石脆度的裝置及方法。

發明內容

本發明提供了一種定量分析巖石脆度的裝置，所述裝置包括：

樣品容器，其配置為容納巖心樣品，所述樣品容器上構造有開口和通孔；

超聲波探頭，其通過所述通孔定位安裝在所述樣品容器中的巖心樣品上，配置為采集所述巖心樣品的聲發射信號；

聲發射采集裝置，其配置為根據所述聲發射信號獲取聲發射參數；

材料試驗裝置，其配置為向所述樣品容器內的所述巖心樣品提供應力以破壞所述巖心樣品；

徑向應變規以及軸向應變規，其通過所述開口定位安裝在所述樣品容器的巖心樣品上，配置為配合所述材料試驗裝置獲取所述巖心樣品的應力-應變參數；

數據分析裝置，其配置為根據所述巖心樣品被破壞過程中同步采集的所述聲發射參數以及所述應力-應變參數定量分析巖石脆度。

在一實施例中，所述樣品容器為中空的圓筒狀。

在一實施例中，所述裝置包括包含2個超聲波探頭，所述樣品容器構造有兩個通孔，兩個所述通孔分別構造在所述樣品容器的側壁上部和下部。

在一實施例中，兩個所述通孔正交分布。

在一實施例中，所述開口構造在所述樣品容器的側壁，所述開口的形狀與所述徑向應變規以及軸向應變規匹配。

在一實施例中，所述超聲波探頭的采集超聲波帶寬為50KHz-750KHz。

本發明還提出了一種定量分析巖石脆度的方法，所述方法包括：

制備巖心樣品；