[发明专利]一种泥页岩古抗剪强度确定方法

权利要求书

1.一种泥页岩古抗剪强度确定方法，包括：

抗剪强度计算模型建立步骤，基于应力莫尔圆和正应力与差应力关系，推导得出以内聚力、内摩擦角、最大主应力和最小主应力为变量的抗剪强度计算模型；

古抗剪强度计算步骤，将时间函数引入变量内聚力、内摩擦角、最大主应力和最小主应力中，通过所述抗剪强度计算模型得到古抗剪强度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，抗剪强度计算模型建立步骤进一步包括：

基于应力莫尔圆，建立岩石抗剪强度与正应力、内聚力和内摩擦角的关系式；

由应力莫尔圆几何关系，建立正应力与最大主应力、最小主应力的关系式；

将正应力与最大主应力、最小主应力的关系式引入岩石抗剪强度与正应力、内聚力和内摩擦角的关系式中得到抗剪强度计算模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将时间函数引入变量内聚力进一步包括：

基于埋藏史恢复技术建立各地层埋深与地质年代关系；

在恢复各地层埋深与地质年代关系基础上，基于地层岩性含量、与地层岩性含量对应的岩性压实系数和埋深来计算古孔隙度；

根据内聚力与孔隙度之间的关系以及古孔隙度计算古内聚力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将时间函数引入变量内摩擦角进一步包括：

基于埋藏史恢复技术建立各地层埋深与地质年代关系曲线；

在所述关系曲线基础上，基于地层岩性含量、与地层岩性含量对应的岩性压实系数和埋深来计算古孔隙度；

根据内摩擦角与孔隙度之间的关系以及古孔隙度计算古内摩擦角。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将时间函数引入变量最大主应力、最小主应力进一步包括：

根据古岩石密度计算古垂直应力和古水平应力；

根据古垂直应力计算古垂直有效应力，根据古水平应力计算古水平有效应力；

基于埋深和古垂直有效应力、古水平有效应力确定古最大主应力和古最小主应力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，基于埋深和古垂直有效应力、古水平有效应力确定古最大主应力和古最小主应力进一步包括：

埋深大于预设值时，古最大主应力等于古垂直有效应力，古最小主应力等于古水平有效应力；

当埋深小于预设值时，古最小主应力等于古垂直有效应力，古最大主应力等于古水平有效应力。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述古岩石密度通过以下步骤计算：

基于埋藏史恢复技术建立各地层埋深与地质年代关系曲线；

在所述关系曲线基础上，基于地层岩性含量、与地层岩性含量对应的岩性压实系数和埋深来计算古孔隙度；

根据古孔隙度、流体密度和岩石骨架密度来计算古岩石密度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述古孔隙度通过下式计算得到：

其中，为在地质时间t、埋深为Z时的孔隙度；P₁、P₂、P₃、...P_n为第1、第2、第3、...、第n种岩性在整个地层中的百分含量；c₁,c₂,c₃,...,c_n为对应岩性压实系数；Z(t)为t时刻的埋深；为对应第1、第2、第3、...、第n种岩性的孔隙度；e为数学常数，自然对数函数的底数。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述古岩石密度通过下式计算得到：

其中，ρ_(Z,t)、ρ_f、ρ_r分别为地质时间t、埋深为Z时的地层密度、流体密度和岩石骨架密度，为在地质时间t、埋深为Z时的孔隙度。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗剪强度计算模型为：

τ_s＝C+[σ₃+0.5×(σ₁-σ₃)(1-sinθ)]×tgθ

其中，τ_s为抗剪强度，C为内聚力，θ为内摩擦角，σ₁为最大主应力，σ₃为最小主应力。