[发明专利]一种测试泥页岩前期名义固结压力的方法及系统

说明书

本发明涉及测试泥页岩前期名义固结压力的方法及系统领域，公开了一种测试泥页岩前期名义固结压力的方法及系统，通过测定压力标定装置的侧向应变与侧向压力的比例系数；通过轴向压力加载装置以递进的方式对所述泥页岩待测试样施加轴向压力采集不同轴向压力对应的泥页岩待测试样的侧向应变；将泥页岩待测试样的侧向应变转换为侧向压力，并拟合出所述泥页岩待测试样的不同轴向压力与不同侧向压力的关系曲线；计算所述泥页岩待测试样的不同轴向压力与不同侧向压力的关系曲线的第一拐点，将所述第一拐点的纵坐标的轴向压力值作为所述泥页岩待测试样的前期名义固结压力。本发明能承受较大的荷载，效果优于三轴试验。

技术领域

本发明属于岩石力学试验技术领域，涉及一种测试泥页岩前期名义固结压力的方法及系统。

背景技术

作为三种组成地球岩石圈主要岩石之一的沉积岩，地球地表占比有70％，所含有的矿产也占全部世界矿产蕴藏量的80％之多，对其固结成岩机理和受力特性的研究是不可或缺的。沉积岩在固结成岩过程中，先是由沉积物沉淀，而后经上覆沉积物压缩、脱水固结，再经成岩作用而形成。在研究泥质岩的演化性能及脆-延转换过程中，R.Nygard等将前期名义固结压力引入对粘土岩、泥页岩进行了研究，为定量研究泥质岩盖层封闭性动态演化评价提出了OCR法，并指出前期名义固结压力与OCR是评定此类岩石盖层的重要指标。而为了确定OCR值，从以下的OCR的公式来看关键就在于如何获取前期名义固结压力。

式中，P_c为前期名义固结压力；σ′_vo为当前有效固结压力。

对泥质岩进一步研究，等发现其前期名义固结压力不仅受到由于地层的侵蚀(抬升)和沉积作用引起的力学加载与卸载影响，还与成岩、胶结、矿物成分改变和长期的次固结压缩(即蠕变)等地质构造演化作用有关。对于部分成岩作用较弱的黏土岩、泥页岩等，由于在其成岩作用中晚期受到老化、胶结、矿物成分转换与变异等因素的影响，会表现出超固结特性，超固结的出现一般会使岩石表现出硬脆特征，进而可能对其整体结构的密封性造成不利影响，因此前期名义固结压力就成为评判盖层密封性的一个重要指标。岩石盖层作为油气上覆遮挡构造，是油气藏得以形成和保存的重要条件，其密封性能优劣是决定油气藏丰度、储量及保存时间的关键因素。由此可见，作为评定有关岩石盖层重要指标的前期名义固结压力与OCR法的研究和推广意义变得越来越重要，这也是岩石力学理论研究和工程应用不断结合的体现。

虽然在泥质岩研究中前期名义固结压力的理论和工程作用日益凸显，但其检测方法少有人研究，也缺少准确可靠的实验装置来检测。然而土力学中土体的前期名义固结压力作为影响土的工程性质的重要因素之一，无论是在理论教学还是在实验教学中都有重点介绍，其测定方法也逐步发展成熟。现有技术中，主要有卡萨格兰德(Casagrande)法、波密斯特(Burmister)法、希默特曼(J.H.Schmertmann)法及日本三笠氏法等方法，目前国内各试验规程仍然以卡萨格兰德(Casagrande)法为主。卡萨格兰德(Casagrande)法即土工试验规范采用的测定土的固结试验方法，主要实验仪器为压缩固结仪，其特点是在曲线上寻找最小曲率半径点，然后在此点上作水平线，切线和两线的角平分线，角平分线与直线段延长线的交点所对应的垂直压力即为前期固结压力。此法直观简单，易于理解，但是对于泥质岩而言，土力学试验设备加载能力有限，不能直接应用于岩石力学实验中，尤其是缺乏相关标准岩样在侧向受限条件下的理论值及设备时更加无法操作问题。

发明内容

本发明提供一种测试泥页岩前期名义固结压力的方法及系统，解决现有技术中泥质岩前期名义固结压力测定过程中，土力学试验设备加载能力有限，不能直接应用于岩石力学实验中，尤其是缺乏相关标准岩样在侧向受限条件下的理论值及设备时更加无法操作的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种测试泥页岩前期名义固结压力的方法，包括：

测定压力标定装置的侧向应变与侧向压力的比例系数；