[发明专利]一种采用岩屑检测岩石力学参数的测试方法

说明书

本发明公开了一种采用岩屑检测岩石力学参数的测试方法，包括测试装置，该测试装置包括内部具有上下贯通的圆柱体腔体的岩屑筒，能在所述岩屑筒腔体内沿腔体上下活动的压杆，与所述岩屑筒可拆卸连接并封堵其腔体下部开口的底座，所述压杆前端与岩屑筒之间的配合为间隙配合，通过加压装置对压杆施加压力逐渐压缩岩屑筒内的岩屑，同时记录采集加压过程中的压力和被压岩屑的压缩量。本发明利用群体岩屑的集体作用来反映地层岩石力学性质，通过获得群体岩屑强度(压力、压缩量数据)能够为后续评价岩石力学性质乃至获得力学参数提供数据依据和参考，特别是，本发明的测试装置及其测试方法，保证了压力、压缩量数据的数据重复性、可靠性和稳定性。

技术领域

本发明属于石油天然气、矿山工程、建筑基础工程施工、地质、土木工程、岩石(土)力学相关领域，具体的讲涉及一种采用岩屑检测岩石力学参数的实验装置与测试方法。

背景技术

在油气钻井工程中，地层岩石的力学性质是所必需的基础技术参数，及时准确地获取钻遇地层岩石的力学性质是非常重要的工作。

传统的获取地层岩石力学参数的方法是取心实验法和测井资料预测法。取心实验法是将地层的实钻岩心成块取出，然后再加工成所需岩样进行力学测试，该方法的难度大、成本高、周期长，且不能及时获取地层岩石的力学参数。测井资料预测法，是一种间接测试方法，其通过测井仪器测得地层岩石的声波反射曲线，然后再推算出地层岩石的力学参数。测井资料预测法分完钻测井和随钻测井。完钻测井只能在钻井完成之后进行，不能及时获取地层岩石力学性质；且为间接测试，需进行测井数据解释，解释后所获得的力学参数准确度不高。随钻测井是在钻井过程中进行同步测试，由于是间接测试，其也需要对测得的数据进行换算解释；且受钻井过程钻进作业的影响，地层参数数据误差大，准确度低，成本高，且井底的测试工具有安全隐患，易带来井下事故。

油气钻井的现场，在钻井过程中，岩石经破岩工具(钻头)破碎后形成岩屑通过钻井液携带上返到地面。岩屑是人们能直接获得的地层岩石的另一种形态，岩屑本身带有所在地层岩石的相应的力学性质，通过检测岩屑的岩石力学性质来反映其所在地层岩石的力学性质是可行的。人们有采用单颗岩屑进行测试岩屑物理力学性质的尝试，比如：微硬度、塑性系数、岩屑波速等。但由于各单个岩屑粒度不一，岩屑内微缺陷(微裂纹等)的存在，致使测试结果离散性大，不能准确地反映地层岩石的力学性质。单颗岩屑测试方法至今均未能成功应用。

发明内容

本发明的目的在于：避免现有技术的弊端，提供一种采用岩屑检测岩石力学参数的测试方法，利用群体岩屑的集体作用来反映地层岩石力学性质，通过获得群体岩屑强度(压力、压缩量数据)为后续评价岩石力学性质乃至获得力学参数提供数据依据和参考。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种采用岩屑检测岩石力学参数的测试方法，包括测试装置，该测试装置包括内部具有上下贯通的圆柱体腔体的岩屑筒，能在所述岩屑筒腔体内沿腔体上下活动的压杆，与所述岩屑筒可拆卸连接并封堵其腔体下部开口的底座，所述压杆前端与岩屑筒之间的配合为间隙配合，岩屑筒的筒深H与岩屑筒的内径d的比值范围为2～5,岩屑筒的壁厚与内径d的比值范围为0.3～2；该测试方法以群体岩屑作为测试对象，将一定量的岩屑放置在所述测试装置的岩屑筒的腔体内，腔体内岩屑的初始高度h不小于岩屑筒筒深H的三分之一，不高于筒深H的三分之二，通过加压装置对压杆施加压力逐渐压缩岩屑筒内的岩屑，同时记录采集加压过程中的压力和被压岩屑的压缩量，加压时的加载速度为0.3～2MPa/s。

作为选择，压缩测试终止前，岩屑密度至少压缩至岩屑对应原始岩石的密度的90％以上。

作为进一步选择，压缩测试终止前，岩屑密度压缩至岩屑对应原始岩石的密度的103％～120％之间，同时记录采集该区间加压过程中的压力和被压岩屑的压缩量。

作为进一步选择，压缩测试终止前，岩屑密度压缩至岩屑对应原始岩石的密度的105％～110％之间，同时记录采集该区间加压过程中的压力和被压岩屑的压缩量。