[发明专利]一种定量分析岩石脆度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种定量分析岩石脆度的装置及方法。本发明的装置包括：构造有开口和通孔的样品容器，其配置为容纳岩心样品；超声波探头，其配置为采集所述岩心样品的声发射信号；声发射采集装置，其配置为根据所述声发射信号获取声发射参数；材料试验装置，其配置为向所述样品容器内的所述岩心样品提供应力以破坏所述岩心样品；径向应变规以及轴向应变规，其配置为配合所述材料试验装置获取所述岩心样品的应力‑应变参数；数据分析装置，其配置为根据所述岩心样品被破坏过程中同步采集的所述声发射参数以及所述应力‑应变参数定量分析岩石脆度。根据本发明的装置及方法能够快速、简便、准确地对各类岩心的岩石脆度进行定量分析。

技术领域

本发明涉及地质开发领域，具体说涉及一种定量分析岩石脆度的装置及方法。

背景技术

利用水力压裂对储层岩石进行改造是提高单井产量的重要手段，特别是对于渗透率极低的储层水力压裂更是其经济有效开发的基础。

在水里压裂工艺中，储层脆度是判断水力压裂能否在储层内形成复杂裂缝网络的基础，也是水力压裂工艺参数优化和压裂液优选的基础。

在现有技术中，一方面，针对页岩提出了脆度指数的概念并用于指导现场，但由于其采用的脆度指数是用杨氏模量和泊松比两个弹性参数或者“脆性矿物”的含量确定，而岩石的脆度是与破坏相关的参数，两种计算脆度的方法均没有反映岩石破坏的性质，因此其适用性受到限制，即在某些区域的页岩内适用性强，而对其它区域、其它岩性适用性较差。

另一方面，基于岩石的全应力-应变曲线的特征参数测定表征岩石的脆度。其中，特征参数主要为岩石的峰值强度和残余强度。但由于获得全应力-应变曲线对压机刚度、控制系统要求高，常规压机难以获得岩石峰后特征，难以获得全应力-应变曲线，特别对于页岩更为如此。因此该方法的成功率不高。

综上，在现有技术中，针对岩石脆度的分析方法存在适用性不强、设备要求高、操作复杂以及成功率低等问题。因此，需要一种新的分析岩石脆度的装置及方法。

发明内容

本发明提供了一种定量分析岩石脆度的装置，所述装置包括：

样品容器，其配置为容纳岩心样品，所述样品容器上构造有开口和通孔；

超声波探头，其通过所述通孔定位安装在所述样品容器中的岩心样品上，配置为采集所述岩心样品的声发射信号；

声发射采集装置，其配置为根据所述声发射信号获取声发射参数；

材料试验装置，其配置为向所述样品容器内的所述岩心样品提供应力以破坏所述岩心样品；

径向应变规以及轴向应变规，其通过所述开口定位安装在所述样品容器的岩心样品上，配置为配合所述材料试验装置获取所述岩心样品的应力-应变参数；

数据分析装置，其配置为根据所述岩心样品被破坏过程中同步采集的所述声发射参数以及所述应力-应变参数定量分析岩石脆度。

在一实施例中，所述样品容器为中空的圆筒状。

在一实施例中，所述装置包括包含2个超声波探头，所述样品容器构造有两个通孔，两个所述通孔分别构造在所述样品容器的侧壁上部和下部。

在一实施例中，两个所述通孔正交分布。

在一实施例中，所述开口构造在所述样品容器的侧壁，所述开口的形状与所述径向应变规以及轴向应变规匹配。

在一实施例中，所述超声波探头的采集超声波带宽为50KHz-750KHz。

本发明还提出了一种定量分析岩石脆度的方法，所述方法包括：

制备岩心样品；