[發(fā)明專(zhuān)利]一種巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811269514.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109374497B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張琳;巴晶;龐孟強(qiáng);魏頤君;馬汝鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：基于Mori-Tanaka理論建立巖石彈性模量與微觀孔隙結(jié)構(gòu)的關(guān)系，該關(guān)系包括公式(1)、公式(2)所示的巖石彈性模量與巖石中硬孔隙的孔隙度φ_stiff的關(guān)系：

式中K_stiff和G_stiff分別為僅含硬孔隙巖石的等效體積模量與等效剪切模量，K₀和G₀分別為不含孔隙巖石的體積模量與剪切模量，式中假設(shè)巖石中的硬孔隙為橢球形，φ_stiff為巖石中硬孔隙的孔隙度，P、Q分別為硬孔隙的形狀因子，與橢球形硬孔隙的縱橫比α有對(duì)應(yīng)關(guān)系；

以及公式(3)、(4)表示的巖石彈性模量與巖石中累積裂隙密度Γ的關(guān)系：

式中K_eff和G_eff分別為巖石的等效體積模量與等效剪切模量，v_stiff是僅含硬孔隙巖石的泊松比v_stiff＝(3K_stiff-2G_stiff)/(6K_stiff+2G_stiff)，Γ是累積裂隙密度；

S2：采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)的通過(guò)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系測(cè)量體積模量的方法，測(cè)量當(dāng)巖石中裂縫在有效壓力的作用下閉合時(shí)對(duì)應(yīng)的巖石等效靜態(tài)體積模量并通過(guò)公式(1)計(jì)算得到硬孔隙的縱橫比；所述的硬孔隙的縱橫比是基于公式(1)，采用最小二乘法求得的，即求取的體積模量與靜態(tài)體積模量之間誤差的平方為最小時(shí)，對(duì)應(yīng)的最吻合的縱橫比α，即為硬孔隙的縱橫比

S3：基于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量各個(gè)有效壓力下對(duì)應(yīng)的等效體積模量K_eff或剪切模量G_eff，利用公式(3)或(4)計(jì)算，可得到各個(gè)有效壓力p下對(duì)應(yīng)的累積裂隙密度Γ_p，st(α)；

S4：利用裂隙密度隨有效壓力的變化呈指數(shù)衰減定律其中是在有效壓力為零時(shí)的初始裂隙密度，為一個(gè)與壓力p同數(shù)量級(jí)的壓力常數(shù)，根據(jù)S3所得的各個(gè)有效壓力p下所對(duì)應(yīng)的累積裂隙密度Γ_p，st(α)計(jì)算擬合該關(guān)系式中的參數(shù)，從而得到巖石的裂隙密度隨有效壓力的變化的擬合曲線或關(guān)系式；

S5：通過(guò)裂縫孔隙度的關(guān)系式建立裂縫孔隙度與縱橫比之間的關(guān)系，從而獲得巖石內(nèi)部裂縫孔隙度的分布特征；其中，φ_c為裂縫孔隙度，為每個(gè)有效壓力p下未閉合的所有裂縫的最小初始縱橫比；

S6：基于S5所得到巖石內(nèi)部裂縫孔隙度的分布特征，對(duì)所有的裂縫孔隙度與密度進(jìn)行求和，計(jì)算得到巖石中累積裂縫孔隙度和累計(jì)裂隙密度曲線，則二者曲線上的漸進(jìn)值分別為待測(cè)巖石內(nèi)部的裂縫孔隙度與裂隙密度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試方法，其特征在于：步驟S1中所述的公式(1)、公式(2)中的P、Q定義為：

其中，v＝(3K₀-2G₀)/(6K₀+2G₀)，g僅與硬孔隙的縱橫比α有關(guān)，其表達(dá)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)測(cè)試方法，其特征在于：步驟S3包括以下過(guò)程：

S31：基于實(shí)驗(yàn)室測(cè)量各個(gè)有效壓力下對(duì)應(yīng)的等效體積模量K_eff或剪切模量G_eff；

S32：通過(guò)S2步驟中獲得的硬孔隙的縱橫比利用公式(1)和公式(2)計(jì)算得到僅含硬孔隙巖石的等效體積模量K_stiff與等效剪切模量G_stiff；

S33：計(jì)算泊松比v_stiff＝(3K_stiff-2G_stiff)/(6K_stiff+2G_stiff)；

S34：利用公式(3)或者公式(4)計(jì)算得到各個(gè)有效壓力p下對(duì)應(yīng)的累積裂隙密度Γ_p，st(α)。