[發明專利]一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法及系統

在審

• 申請號: 201811116507.8
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109323925A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 劉俊新;姜來峰;朱寶龍;劉育田
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 高志軍

本發明涉及測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法及系統領域，公開了一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法及系統，通過測定壓力標定裝置的側向應變與側向壓力的比例系數；通過軸向壓力加載裝置以遞進的方式對所述泥頁巖待測試樣施加軸向壓力采集不同軸向壓力對應的泥頁巖待測試樣的側向應變；將泥頁巖待測試樣的側向應變轉換為側向壓力，并擬合出所述泥頁巖待測試樣的不同軸向壓力與不同側向壓力的關系曲線；計算所述泥頁巖待測試樣的不同軸向壓力與不同側向壓力的關系曲線的第一拐點，將所述第一拐點的縱坐標的軸向壓力值作為所述泥頁巖待測試樣的前期名義固結壓力。本發明能承受較大的荷載，效果優于三軸試驗。

技術領域

本發明屬于巖石力學試驗技術領域，涉及一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法及系統。

背景技術

作為三種組成地球巖石圈主要巖石之一的沉積巖，地球地表占比有70％，所含有的礦產也占全部世界礦產蘊藏量的80％之多，對其固結成巖機理和受力特性的研究是不可或缺的。沉積巖在固結成巖過程中，先是由沉積物沉淀，而后經上覆沉積物壓縮、脫水固結，再經成巖作用而形成。在研究泥質巖的演化性能及脆-延轉換過程中，R.Nygard等將前期名義固結壓力引入對粘土巖、泥頁巖進行了研究，為定量研究泥質巖蓋層封閉性動態演化評價提出了OCR法，并指出前期名義固結壓力與OCR是評定此類巖石蓋層的重要指標。而為了確定OCR值，從以下的OCR的公式來看關鍵就在于如何獲取前期名義固結壓力。

式中，P_c為前期名義固結壓力；σ′_vo為當前有效固結壓力。

對泥質巖進一步研究，等發現其前期名義固結壓力不僅受到由于地層的侵蝕(抬升)和沉積作用引起的力學加載與卸載影響，還與成巖、膠結、礦物成分改變和長期的次固結壓縮(即蠕變)等地質構造演化作用有關。對于部分成巖作用較弱的黏土巖、泥頁巖等，由于在其成巖作用中晚期受到老化、膠結、礦物成分轉換與變異等因素的影響，會表現出超固結特性，超固結的出現一般會使巖石表現出硬脆特征，進而可能對其整體結構的密封性造成不利影響，因此前期名義固結壓力就成為評判蓋層密封性的一個重要指標。巖石蓋層作為油氣上覆遮擋構造，是油氣藏得以形成和保存的重要條件，其密封性能優劣是決定油氣藏豐度、儲量及保存時間的關鍵因素。由此可見，作為評定有關巖石蓋層重要指標的前期名義固結壓力與OCR法的研究和推廣意義變得越來越重要，這也是巖石力學理論研究和工程應用不斷結合的體現。

雖然在泥質巖研究中前期名義固結壓力的理論和工程作用日益凸顯，但其檢測方法少有人研究，也缺少準確可靠的實驗裝置來檢測。然而土力學中土體的前期名義固結壓力作為影響土的工程性質的重要因素之一，無論是在理論教學還是在實驗教學中都有重點介紹，其測定方法也逐步發展成熟。現有技術中，主要有卡薩格蘭德(Casagrande)法、波密斯特(Burmister)法、希默特曼(J.H.Schmertmann)法及日本三笠氏法等方法，目前國內各試驗規程仍然以卡薩格蘭德(Casagrande)法為主。卡薩格蘭德(Casagrande)法即土工試驗規范采用的測定土的固結試驗方法，主要實驗儀器為壓縮固結儀，其特點是在曲線上尋找最小曲率半徑點，然后在此點上作水平線，切線和兩線的角平分線，角平分線與直線段延長線的交點所對應的垂直壓力即為前期固結壓力。此法直觀簡單，易于理解，但是對于泥質巖而言，土力學試驗設備加載能力有限，不能直接應用于巖石力學實驗中，尤其是缺乏相關標準巖樣在側向受限條件下的理論值及設備時更加無法操作問題。

發明內容

本發明提供一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法及系統，解決現有技術中泥質巖前期名義固結壓力測定過程中，土力學試驗設備加載能力有限，不能直接應用于巖石力學實驗中，尤其是缺乏相關標準巖樣在側向受限條件下的理論值及設備時更加無法操作的技術問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法，包括：

測定壓力標定裝置的側向應變與側向壓力的比例系數；