[发明专利]一种基于划痕实验的页岩断裂韧性计算方法

摘要

本发明公开了一种基于划痕实验的页岩断裂韧性计算方法，该方法通过监测划痕测试过程中刀具水平方向和垂直方向荷载，以及岩心表面的划槽深度，带入页岩断裂韧性计算模型，计算页岩的断裂韧性。相比于现有的岩石断裂韧性实验测试方法，本发明方法本发明方法具有如下优势1)岩心制样难度低，测试分析过程快速简洁；2)测试过程仅破坏岩心浅表面，不影响后续适用，岩心消耗小；3)测试岩心尺寸和表征尺度大，能极大削弱测试结果的随机性和离散性，且能够获得随岩心长轴方向连续的断裂韧性曲线剖面。本发明所述的断裂韧性测试方法能为页岩气井压裂工艺设计提供更为有效的实验支撑，是一种值得推广的页岩断裂韧性实验测试方法。

主权项

一种基于划痕实验的页岩断裂韧性计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1、选取某页岩气藏待分析层段页岩，切割为直径60～110mm，长度100～900mm的柱状岩心，完成后将岩心在60℃下充分烘干备用；步骤2、将制备好的岩心固定于TerraTek MP划痕实验测试仪，并使岩心沿长轴方向呈严格水平放置；划痕测试采用平行六面体合金钢刀具，刀具与垂直方向夹角为θ(15°左右)；调整刀具上下位置，根据岩心特征设置刀具在岩心上端面的划槽深度；设定刀具进尺速率，打开进刀按钮，沿岩心柱面长轴方向进行划痕测试；监测刀具水平方向(FH)和垂直方向(FV)荷载，以及岩心表面的划槽深度(D)沿划痕轨迹方向的变化；步骤3、将步骤2划痕测试过程监测到的水平方向(FH)、垂直方向(FV)荷载和划槽深度(D)深度数据带入如下方程，即可求得待测页岩岩心沿长轴方向的断裂韧性参数：K0=FT2+0.6FV22WD(1.2W+2D)]]>式中：K0为划痕实验测得的页岩断裂韧性，MPa/m1/2；FH、FV分别为划痕刀具水平方向和垂直方向所受荷载，N；W为刀具的宽度，mm；D为岩心表面的划槽深度，mm。