[发明专利]用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置及方法

说明书

本公开公开了用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置和方法。该装置包括：外筒，其内部形成第一密封腔体；夹具，设置于第一密封腔体内，用于保持岩石样品的位置；温度控制装置和围压控制装置，分别用于控制第一密封腔体内的温度和施加至岩石样品的围压；压力施加装置，用于给岩石样品施加压力；应变采集装置，用于采集岩石样品在受到压力施加装置所施加的压力时相应的应变信息。应用本公开可得到岩石在真实地层条件下的持续应变信息，还可得到岩石的抗曲模量等，为盖层评价提供新的方法和指标，对于盖层评价具有重要意义。

技术领域

本公开涉及岩石韧性参数检测领域，尤其涉及一种用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置和一种用于检测模拟地层条件下岩石韧性的方法。

背景技术

在以往对岩石物理特性的研究中，通常采用岩石三轴应力测试方法等测量岩石的杨氏弹性模量、泊松比、抗压强度、内聚力、内摩擦角、强度参数(诸如抗压强度、单轴抗拉强度和抗剪强度)等，而忽略了岩石的抗曲模量等反应岩石韧性的信息。抗曲模量通常可衡量材料抵抗弯曲变形的能力，是表征材料自身属性的物理量。

在针对南方海相碳酸盐岩地区的石油地质勘探过程中发现，其主要是由烃源岩及盖层构成。盖层的韧性参数，特别是抗曲模量，可衡量其在外力作用下是否易于发生弯曲变形，这对于这类地区的勘探开发非常重要，因此对于盖层的诸如抗曲模量的韧性参数的评价上升到一个极其重要的地位。

现有技术中，对于抗曲模量的测量一般采用三点弯试验，即将规定尺寸的长方形材料置于两个规定尺寸的支点上，从中间不断加大载荷强度，直至岩石发生破裂，必要时对破裂后的变形进行步测量。图1示出了现有技术中采用简支圆片集中载荷冲击法测定硅片抗弯强度的示意图。该方法是利用一定高度的钢珠滑落冲击硅片中心来计算硅片的抗弯强度。该方法的缺陷是：该实验只能在常温、常压条件下进行，无法还原待测样品在真实地层压力以及温度条件下的情况。此外，其每次实验只能记录一次冲击，实验误差较大。因此，该方法不适用于获得在真实地层条件下的岩石的韧性参数。

发明内容

本公开的目的之一是提供一种便于检测岩石样品在模拟地层条件下的韧性参数的装置。本公开还提供了一种用于检测岩石样品在模拟地层条件下的韧性参数的方法。

根据本公开的一个方面，公开了一种用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，该装置包括：夹持器外筒，其内部形成第一密封腔体；夹具，设置于所述第一密封腔体内，用于保持岩石样品的位置；温度控制装置，用于控制所述第一密封腔体内的温度；围压控制装置，用于控制施加至岩石样品的围压；压力施加装置，包括设置于第一密封腔体外部的气体抽吸装置以及设置于第一密封腔体内部的第一活塞，第一活塞朝向岩石样品的一侧具有顶头，气体抽吸装置连通至所述第一密封腔体内以驱动第一活塞运动，使得顶头给岩石样品施加压力；应变采集装置，用于采集岩石样品在受到压力施加装置所施加的压力时相应的应变信息，所述应变信息包括岩石样品的挠曲度。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于检测模拟地层条件下的岩石韧性的方法，该方法包括：将岩石样品固定在密闭腔体内；控制该密闭腔体内的温度，以及控制施加至岩石样品的围压；给岩石样品施加压力，并获取岩石样品在受到所施加的压力时相应的应变信息，所述应变信息包括岩石样品的挠曲度；基于所施加的压力以及所述应变信息获取岩石样品在相应温度和围压环境下的韧性参数。

本公开通过使岩石样品处于一定的温度和围压环境中，以模拟真实的地层条件，并通过给处于模拟地层条件下的岩石样品施加压力并采集岩石样品在压力下所产生的应变信息来获取岩石的抗模曲量等参数。应用本公开，可得到岩石在真实地层条件下的持续应变信息，还可根据岩石样品断裂时所受的压力等得到岩石的抗曲模量，为盖层评价提供新的方法和指标，对于盖层评价具有重要意义。此外，本公开还具有误差小、测量精度高等优点。

附图说明