[發明專利]動靜外載溫壓耦合環境硬巖多尺度破碎參數評價方法

有效

• 申請號: 202111497645.7
• 申請日: 2021-12-09
• 公開（公告）號: CN113899630B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 董廣建;陳穎杰;付建紅;蘇堪華;侯學軍;袁和義;王強;韓強;榮準;羅順
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/18;G01N3/24;G01N3/60;G01N33/24
• 代理公司: 成都朗鏡專利代理事務所(特殊普通合伙) 51319
• 代理人: 王鏡

1.動靜外載溫壓耦合環境硬巖多尺度破碎參數評價方法，其特征在于，所述評價方法包括以下步驟：

步驟S1：通過調研與現場考察手段，確定具有代表性的深部難鉆目標層位，并采集礦場真實硬巖，根據測井錄井數據確定對應層位巖石受到的圍壓值；

步驟S2：根據步驟S1采集的巖樣，制備測試評價需要的樣品；

步驟S3：對步驟S2制備的樣品進行礦物組分分析和孔隙結構的微觀分析，確定測試樣品礦物組分和微觀裂紋數量；

步驟S4：對步驟S2制備的樣品進行交變大溫差處理，采用高溫加熱冷卻處理裝置對步驟S2制備的測試樣品進行“低溫-高溫-低溫”交變大溫差處理；

步驟S5：對步驟S4處理的樣品進行孔隙結構的微觀分析，確定微裂紋數量；

步驟S6：對步驟S4制備的樣品進行高頻動態外載處理，采用高頻振動臺對步驟S4制備的測試樣品進行高頻動態外載處理；

步驟S7：對步驟S6處理的樣品進行孔隙結構的微觀分析，確定微裂紋數量；

步驟S8：將步驟S4處理的測試樣品放置三維分離式霍普金森壓桿測試裝置中，調控樣品受到的圍壓、靜態軸向外載力、單次沖擊外載加載速率進行不同類型巖石破碎測試，測試過程同步對測試樣品開展高速成像觀測，確定破碎前微裂紋數量；

步驟S9：將步驟S6處理的測試樣品放置三維分離式霍普金森壓桿測試裝置中，調控樣品受到的圍壓、靜態軸向外載力進行不同類型巖石破碎測試，測試過程同步對測試樣品開展高速成像觀測，確定破碎前微裂紋數量；

步驟S10：步驟S8和步驟S9中每組測試完成后，通過應力波平衡原理計算獲得巖樣破碎過程的應力、應變、應變率數據；

步驟S11：步驟S8和步驟S9中每組測試完成后，通過分形維數計算方法獲得每組測試后樣品的分形維數；

步驟S12：通過步驟S10的數據和動態強度變化因子計算公式獲得同一破碎模式下測試樣品的動態強度變化因子，同時獲得不同破碎模式下的強度比值；

步驟S13：根據能量計算方法計算巖石破碎過程的入射能、反射能、透射能、巖石破碎吸收能；

步驟S14：根據步驟S10的數據和摩爾庫倫準則獲得測試樣品的內聚力、內摩擦角；

步驟S15：根據步驟S1-步驟S14獲得的數據，建立數據集，通過巖石破碎能量-強度配比因子計算方法獲得數據集中巖石破碎能量-強度配比因子數據中的最大值和最小值；

所述步驟S4的“低溫-高溫-低溫”交變大溫差處理，每組巖樣最高溫度控制在400~800℃之間，溫度梯度為100℃，溫度升降速率為10℃/min、20℃/min、30℃/min、50℃/min；所述步驟S6的高頻動態外載處理，每組巖樣最高評率控制在30~3000Hz之間，頻率梯度為50Hz，每組頻率對應的加速度值為5g；

所述步驟S8的圍壓值為步驟S1確定的圍壓值；靜態軸向外載力平均分成3組，幅值根據鉆壓確定；單次沖擊外載加載速率通過控制巖樣應變率實現，應變率分為50s^-1、100s^-1、200s^-1、300s^-1；不同類型巖石破碎測試包括壓縮破碎測試、拉伸破碎測試、剪切破碎測試；測試過程同步開展的高速成像觀測通過數字圖像相關法進行數據測量，得到巖樣破碎前全場裂紋數量。

2.如權利要求1所述的動靜外載溫壓耦合環境硬巖多尺度破碎參數評價方法，其特征在于，所述步驟S2中制備所需的樣品，包括壓縮破碎樣品、拉伸破碎樣品、剪切破碎樣品。

3.如權利要求1所述的動靜外載溫壓耦合環境硬巖多尺度破碎參數評價方法，其特征在于，所述步驟S3礦物組分分析和孔隙結構的微觀分析是通過X射線衍射、掃描電鏡技術完成的。