[发明专利]一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法

说明书

一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，其特征在于：1)将岩石材料加工成预定尺寸的试件，对试件进行加工预制裂缝；2)将试件密封在孔压封头之间，随后将试件安放到夹持夹具中，再将夹持夹具固定在围压腔内；3)上升小车至围压筒压头与刚架压头贴紧，向围压腔内注满液压油，对试件依次施加围压、孔隙压力，将围压腔内的液体加热至预定温度，按照设定的加载速率对试件加载，记录实验数据直至试件破坏；4)对试件依次撤除轴压、孔隙压力、围压，待围压腔内的液体冷却至室温时，取出试件。本发明提供的实验方法，能够用于研究孔隙压力、围压、温度等因素对岩石材料断裂韧性的影响，所得到的研究结果可以为水力压裂模型计算提供准确的参数支持。

技术领域

本发明属于石油工程岩石力学领域，特别是涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法。

背景技术

我国低渗透油气田资源非常丰富，近几年我国探明的石油地质储量中，低渗透储量的比例占60％～70％，可见低渗透油田或者特(超)低渗透油田将是今后相当一个时期内增储上产的主要资源基础。低渗透储层低孔、低渗、非均质强、储量丰度低，且易受损害，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方能见产能。水力压裂技术已经成为低渗透、特低渗透油田改造的重要措施，其工艺技术水平对油气的经济开发有着直接的影响。

岩石的断裂韧性是判断裂缝是否进入失稳状态的一个指标，是水力压裂设计和数值模拟中的一个重要参数。绝大多数地层岩石都含有孔隙，岩石孔隙中的流体具有一定的孔隙压力，而岩石孔隙中的压力对它的断裂韧性的影响是显著的。现阶段岩石材料的断裂韧性研究及测试均没有考虑孔隙压力的影响，岩石材料的断裂韧性测试结果不能反映地层的真实情况。此外，不考虑岩石内部孔隙压力的作用，所得到的断裂韧性测试结果用于模型计算也将不能得到准确的结果。因此有必要进行岩石材料在含孔隙压力条件下的断裂韧性试验研究。

本发明涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，能够用于研究孔隙压力、围压、温度等因素对岩石材料断裂韧性的影响，所得到的研究成果可以为水力压裂模型计算提供准确的参数支持。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，能够用于研究孔隙压力、围压、温度等因素对岩石材料断裂韧性的影响。

本发明第一方面的技术方案如下所述：

一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，

1.将岩石材料加工成预定尺寸的试件，对试件进行加工预制裂缝；2.将试件密封在孔压封头之间，随后将试件安放到夹持夹具中，再将夹持夹具固定在围压腔内；3.上升小车至围压筒与刚架压头贴紧并产生0.1N-0.2N的预紧力，向围压筒内注满液压油，对试件依次施加围压、孔隙压力，将围压腔内的液体加热至预定温度，按照设定的加载速率对试件加载，记录实验数据直至试件破坏；4.对试件依次撤除轴压、孔隙压力、围压，待围压腔内的液体冷却至室温时，取出试件。

如上所述的一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，其中，在步骤1中，所述试件为长方体试件，试件长度不得小于76mm，试件高度为长度的一半，试件厚度为30mm。

如上所述的一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，其中，在步骤1中，所述试件的预制裂纹的厚度不得大于1.5mm，预制裂纹的长度为试件高度的0.4～0.6倍。

如上所述的一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，其中，在步骤1中，所述试件的预制裂纹采用线切割锯进行加工。

如上所述的一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验方法，其中，在步骤2中，所述试件采用热塑管加热固定在两个孔压封头之间，孔压封头的密封槽内含有密封件，采用压紧件将密封件与热塑管压死，从而实现对试件进行密封。