[发明专利]确定岩石特性

说明书

利用试验设备在具有特定长度与直径之比的岩石样品上施加压缩负载。在压缩加载期间利用应变仪测量岩石样品上的应变。至少部分地基于压缩负载确定岩石样品的机械特性。至少部分地基于所测量的应变和压缩负载确定岩石样品的弹性特性。

优先权声明

本申请要求2017年3月20日提交的的美国专利申请号15/463,537的优先权，该申请是2016年4月13日提交的美国专利申请号15/097,924的部分继续申请，这两个申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及确定岩石特性，并且更具体地涉及利用单次试验确定拉伸强度和弹性岩石特性。

背景技术

岩石机械特性对于与储层表征和建模有关的许多实际应用是重要的。某些岩石机械特性可以告知地质学家、工程师或钻探者关于特定岩层或样品的拉伸特性。一些岩石特性是应力相关的。

发明内容

本公开描述了岩石样品试验，其可以在单次试验期间和利用单次试验确定岩石样品的弹性特性和机械特性。例如，在一些方面，岩石样品试验可以是根据美国材料与试验协会(ASTM)标准D3967-08的巴西试验，并且包括具有已知几何形状的盘形岩石样品的压缩试验。在一些方面，弹性特性例如可以是杨氏模量或泊松比，而机械特性可以包括拉伸强度等。

本公开描述的主题的一种示例性实施方式是具有下列特征的方法。利用试验设备在岩石样品上施加压缩负载，该岩石样品具有指定的长度与直径之比。利用应变仪测量压缩加载期间岩石样品上的应变。至少部分地基于压缩负载确定岩石样品的机械特性。至少部分地基于所测量的应变和压缩负载确定岩石样品的弹性特性。

可单独或组合地与示例性实施方式相结合的示例性实施方式的方面包括下列特征。指定的长度与直径之比在0.2和0.75之间。试验设备可以包括巴西试验设备。应变仪可以联接到岩石样品的侧面。测量压缩加载期间岩石样品上的应变可以包括利用第一应变仪测量压缩加载增量期间岩石样品上的增量竖直应变。利用第二应变仪可以测量压缩加载增量期间岩石样品本上的增量水平应变。

可单独或组合地与示例性实施方式相结合的示例性实施方式的方面包括下列特征。至少部分地基于所测量的应变和压缩负载确定岩石样品的弹性特性可以包括至少部分地基于岩石样品的直径和岩石样品的长度确定第一系数。至少部分地基于岩石样品的直径和岩石样品的长度可以确定第二系数。至少部分地基于岩石样品的直径、岩石样品的长度以及第一应变仪和第二应变仪的有效长度可以确定第三系数。至少部分地基于岩石样品的直径、岩石样品的长度以及第一应变仪和第二应变仪的有效长度可以确定第四系数。至少部分地基于所测量的岩石样品上的增量水平应变和增量竖直应变、第一系数和第二系数以及压缩加载增量可以确定岩石样品的弹性特性。

可单独或组合地与示例性实施方式相结合的示例性实施方式的方面包括下列特征。至少部分地基于所测量的应变和压缩负载确定岩石样品的弹性特性可以包括基于下列等式确定岩石样品的杨氏模量：

式中，E是岩石样品的杨氏模量，P是压缩压力，R是盘半径，t是盘厚度，ε_ly是所测量的径向应变，υ是应力相关泊松比，C₃是第三系数，以及C₄是第四系数。至少部分地基于所测量的应变和压缩负载确定岩石样品的弹性特性可以包括基于下列等式确定岩石样品的泊松比：

式中，υ是岩石样品的泊松比，C₁是第一系数，C₂是第二系数，C₃是第三系数，C₄是第四系数，ε_lx是所测量的轴向应变以及ε_ly是所测量的径向应变。可以基于下列等式确定第一系数、第二系数、第三系数和第四系数：

(i)

(ii)