[发明专利]基于岩石应力‑应变曲线和超声波纵波速度的页岩脆性指数测定方法

权利要求书

1.一种基于三轴压缩应力-应变曲线和超声波纵波速度的页岩脆性指数测定方法，其特征在于，主要步骤包括：

（1）根据测井解释结果或者地应力室内实验测试，获取待测页岩取出前的地应力大小，取三轴压缩测试实验的围压值等于水平最小主应力；

（2）利用待测的页岩岩样进行三轴压缩测试实验，采集从轴向偏应力开始加载至获取残余强度时的应力-应变全曲线；

（3）三轴压缩测试实验过程中，轴向压力每隔2.0MPa时，上压头上的超声波纵波发射器从试件端部自动发射纵波，利用超声波纵波接收部件接收超声波以获得纵波在试件轴向的传播时间，然后计算各个时间段轴向方向的纵波速度，得到轴向纵波速度变化曲线；

（4）根据超声波纵波速度随时间的变化曲线，确定页岩压缩过程中，岩石发生微裂隙开始发生损伤破坏的时间点；

（5）根据获得的应力-应变全曲线的形状和根据纵波速度变化确定的时间点，确定页岩实验过程中的压实阶段、弹性阶段和微裂隙破坏至试件失稳阶段和破坏后至残余强度阶段在应力-应变全曲线上的分布范围；

（6）利用应力-应变曲线计算4个阶段的相应单位体积能量，其中单位体积能量的计算包括轴向压力做功和页岩试件克服围压所做的功两个部分，利用4个阶段的应力-应变全曲线，计算4个阶段的试件吸收的单位体积能量；

（7）页岩脆性指数计算，每个阶段页岩吸收的单位体积能量等于轴向应力的单位体积能力减去克服围压做功的单位体积能量，三轴压缩条件下的页岩的脆性指数等于弹性阶段页岩吸收的单位体积能量与全阶段页岩吸收的单位体积能量的比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）具体为：利用超声波速度测试实验测定压缩过程中的纵波速度，当纵波速度在增大后开始下降时，确定为页岩微裂隙开始扩展，页岩由弹性阶段转化为微裂隙扩展阶段的时间点。