[發明專利]礫巖力學性質評價分析方法及系統

有效

• 申請號: 201910836600.4
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110473597B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 張廣清;燕宇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06T17/00;G01N3/42;G01N23/046;G01N33/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 谷敬麗;許曼

1.一種礫巖力學性質評價分析方法，其特征在于，包括：

利用X-ray CT掃描裝置對獲取的礫巖樣品進行X-ray CT掃描，獲得三維數字巖心數據體；

對所述三維數字巖心數據體進行空間結構重構，獲得礫石顆粒空間信息和基質空間信息，包括：按照密度對礫石顆粒的種類進行劃分；確定每種類型中的每個礫石顆粒幾何形狀信息、體積信息和空間坐標信息；將礫石顆粒之外的區域確定為基質部分，并確定基質空間信息；

根據所述礫石顆粒空間信息和基質空間信息，對所述礫巖樣品進行拆分，取出礫石顆粒和基質；

利用布氏硬度計對取出的礫石顆粒和基質的力學性質進行布氏硬度測試，獲得礫石顆粒的宏觀力學參數和基質的宏觀力學參數；宏觀力學參數包括單軸抗壓強度和彈性模量；

根據礫石顆粒的宏觀力學參數和基質的宏觀力學參數，利用離散元數值方法分析礫石顆粒的細觀力學參數和基質的細觀力學參數；細觀力學參數包括單元間接觸剛度和摩擦剛度；

根據礫石顆粒的細觀力學參數和基質的細觀力學參數，建立用于分析礫石顆粒和基質細觀力學性質的離散元數值模擬模型。

2.如權利要求1所述的礫巖力學性質評價分析方法，其特征在于，對所述礫石顆粒和基質的力學性質進行布氏硬度測試，獲得礫石顆粒的宏觀力學參數和基質的宏觀力學參數，包括：

對所述礫石顆粒和基質進行布氏硬度測試，獲得礫石顆粒的破碎時最大載荷、礫石顆粒的壓膜面積、基質的破碎時最大載荷和基質的壓膜面積；

根據礫石顆粒的破碎時最大載荷和礫石顆粒的壓膜面積，確定礫石顆粒的布氏硬度，根據基質的破碎時最大載荷和基質的壓膜面積，確定基質的布氏硬度；

基于布氏硬度與巖石單軸抗壓強度、彈性模量的關系式，根據所述礫石顆粒的布氏硬度確定礫石顆粒的單軸抗壓強度和彈性模量，根據所述基質的布氏硬度確定基質的單軸抗壓強度和彈性模量。

3.如權利要求2所述的礫巖力學性質評價分析方法，其特征在于，按照如下公式確定布氏硬度：

其中，HB表示布氏硬度；P表示破碎時最大載荷，單位kg；S表示壓膜面積，單位mm²；

所述布氏硬度與巖石單軸抗壓強度、彈性模量的關系式如下：

其中，σ_c表示巖石單軸抗壓強度；HB表示布氏硬度；E表示彈性模量；a、b、c、d為與具體的巖石材料性質有關的參數。

4.一種礫巖力學性質評價分析系統，其特征在于，包括：

X-ray CT掃描裝置用于：對獲取的礫巖樣品進行X-ray CT掃描，獲得三維數字巖心數據體；

數據處理裝置用于：

對所述三維數字巖心數據體進行空間結構重構，獲得礫石顆粒空間信息和基質空間信息，包括：按照密度對礫石顆粒的種類進行劃分；確定每種類型中的每個礫石顆粒幾何形狀信息、體積信息和空間坐標信息；將礫石顆粒之外的區域確定為基質部分，并確定基質空間信息；

樣品分離裝置，用于根據所述礫石顆粒空間信息和基質空間信息，對所述礫巖樣品進行拆分，取出礫石顆粒和基質；

布氏硬度計對取出的礫石顆粒和基質的力學性質進行布氏硬度測試，獲得礫石顆粒的宏觀力學參數和基質的宏觀力學參數；宏觀力學參數包括單軸抗壓強度和彈性模量；

數據處理裝置還用于：

根據礫石顆粒的宏觀力學參數和基質的宏觀力學參數，利用離散元數值方法分析礫石顆粒的細觀力學參數和基質的細觀力學參數；細觀力學參數包括單元間接觸剛度和摩擦剛度；

根據礫石顆粒的細觀力學參數和基質的細觀力學參數，建立用于分析礫石顆粒和基質細觀力學性質的離散元數值模擬模型。