一种岩石脆性指数的获取方法及岩石的脆性评价方法技术

一种岩石脆性指数的获取方法及岩石的脆性评价方法，涉及岩石的脆性评价领域。脆性指数的获取方法包括：根据岩石的全应力应变曲线计算得到归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量。根据归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量确定岩石的脆性指数。该脆性指数综合考虑了岩石的弹性和塑性特征，比较全面地考虑了岩石峰前阶段应力‑应变的整个过程，且所需参数容易通过力学试验测得。岩石的脆性评价方法，其包括：采用上述的获取方法得到的脆性指数对岩石进行脆性评价。该脆性评价方法能够较全面地表征岩石的脆性特征。

Method for obtaining rock brittleness index and brittleness evaluation method of rock

A method for obtaining rock brittle index and a method for evaluating brittleness of rock, relating to the field of rock fragility evaluation. Including the method to obtain the brittleness index: according to Poisson rock complete stress-strain curve calculation of yield strength and compressive strength obtained yield strain normalized and total strain ratio, normalized ratio, normalized ratio and normalized modulus. According to the ratio of normalized yield strain to total strain, normalized ratio of yield strength to compressive strength, normalized Poisson's ratio and normalized Young's modulus, the brittleness index of rock is determined. The brittleness index considering the rock elastic and plastic characteristics, comprehensively considering the stage of the whole process should force strain peak, and the required parameters can be easily measured by mechanical test. The brittleness evaluation method of rock includes: the brittleness index obtained by the above acquisition method is used to evaluate the brittleness of rock. The brittleness evaluation method can comprehensively describe the brittle features of rocks.

【技术实现步骤摘要】
一种岩石脆性指数的获取方法及岩石的脆性评价方法
本专利技术涉及岩石的脆性评价领域，且特别涉及一种岩石脆性指数的获取方法及岩石的脆性评价方法。
技术介绍
页岩(油)气储层的开发，关键技术之一是采用水力压裂技术造缝，提高生产井的波及范围和储层其渗透率。泥页岩脆性特征涉及到其可压裂性，因此，岩石脆性成为其特征评价重要方面。现有岩石脆性的定量评价方法主要包括以下几个方面：(1)基于室内岩石力学试验的定量评价方法室内岩石力学试验可以得到岩石的破坏特征或应力-应变特征，根据岩石的破坏特征或应力-应变特征建立了相关的脆性评价方法，如：①基于应力-应变参数的脆性评价方法，该类方法主要通过应力-应变试验得到岩石的可恢复性应变(能)、总应变(能)、峰值强度、残余强度等参数，通过岩石的可恢复应变(能)与总应变(能)的关系或者峰前、峰后的应力-应变曲线特征定量评价岩石的脆性。②基于岩石强度参数的脆性评价方法，该类方法需要求岩石的多个强度参数，如抗压强度、抗张强度、内摩擦角等的。通过抗压强度与抗张强度的关系或者内摩擦角的大小定量评价岩石的脆性。(2)基于岩石弹性参数的定量评价方法Grieser和Bray首次提出根据岩石的杨氏模量和泊松比定量评价页岩储层岩石的脆性，并认为高脆性岩石具有较好的可压裂性，可以获得较好的产期量。Rickman等给出了杨氏模量和泊松比的最大值、最小值的建议值。该类方法由于能够方便的用于测井计算，被广泛用于页岩气储层岩石脆性定量评价。以上脆性评价的方法从弹性应变、峰值强度、残余强度、弹性特征等方面建立岩石的脆性评价方法，但是这些脆性指数模型都是岩石脆性的某一方面的体现，不能代表岩石的真实的脆性定量特征。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩石脆性指数的获取方法，其综合考虑了岩石的弹性和塑性特征，比较全面的考虑了岩石峰前阶段的应力-应变的整个过程，所需参数容易通过力学试验测得。本专利技术的另一目的在于提供一种岩石的脆性评价方法，其能够比较全面地表征岩石的脆性特征。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种岩石脆性指数的获取方法，其包括以下步骤：根据岩石的全应力应变曲线计算得到归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量。根据归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量确定岩石的脆性指数。一种岩石的脆性评价方法，其包括：采用根据上述的获取方法得到的脆性指数对岩石进行脆性评价。本专利技术实施例的一种岩石脆性指数的获取方法及岩石的脆性评价方法的有益效果是：岩石脆性指数的获取方法，用归一化的杨氏模量、泊松比表征岩石峰前阶段的弹性特征，能够较为全面的表征峰前阶段的弹性变形；用归一化的屈服强度与抗压强度的比值、归一化的屈服应变与总应变的比值表示峰前曲线弹性变形和塑性变形的关系。四个参数是基于岩石的屈服特征和弹性特征提出的，综合四个参数可以较为全面的表征岩石峰前阶段的应力-应变的整个过程。由于该方法是采用的峰前曲线参数，则相较于复杂的峰后曲线特征参数，峰前曲线参数容易在实验中读取标准参数，方便不同地层、地区的数据对比。岩石的脆性评价方法，采用根据上述的获取方法得到的脆性指数对岩石进行脆性评价。能够比较全面地表征岩石的脆性特征。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为常见的岩石全应力-应变曲线；图2为脆性指数B13和脆性指数B1的关系图；图3为脆性指数B1与脆性指数B11的关系图；图4为脆性指数B13与脆性指数B11的关系图；图5为脆性指数B1与脆性指数Bn的关系图；图6为脆性指数B11与脆性指数Bn的关系图；图7为脆性指数B13与脆性指数Bn的关系图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种岩石脆性指数的获取方法及岩石的脆性评价方法进行具体说明。一种岩石脆性指数的获取方法，其包括以下步骤：根据岩石的全应力应变曲线计算得到归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量。根据归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量确定岩石的脆性指数。在本实施例中，岩石为泥页岩储层。需要说明的是，本专利技术实施例中的归一化的屈服应变与总应变之比是指对屈服应变和总应变的比值进行归一化运算。同样地，归一化的屈服强度与抗压强度之比是指对屈服强度和抗压强度的比值进行归一化运算。用归一化的杨氏模量、泊松比表征岩石峰前阶段的弹性特征，能够较为全面的表征峰前阶段的弹性变形；用归一化的屈服强度与抗压强度的比值、归一化的屈服应变与总应变的比值表示峰前曲线弹性变形和塑性变形的关系。综合四个参数可以较为全面的表征岩石峰前阶段的应力-应变的整个过程。由于该方法是采用的峰前曲线参数，则相较于复杂的峰后曲线特征参数，峰前曲线参数容易在实验中读取标准参数，方便不同地层、地区的数据对比。上述脆性指数的计算模型如下：Bn＝a·BYm+b·Bμ+c·Bσ+d·Bε，计算模型中，Bn为脆性指数，BYm为归一化的杨氏模量，Bμ为归一化的泊松比，Bσ为归一化的屈服强度与抗压强度，Bε为归一化的屈服应变与总应变之比，a、b、c、d为常数且依次分别为BYm、Bμ、Bσ、Bε的权重系数。通过建立两个脆性因子BYm和Bε，用归一化的杨氏模量(BYm)表征弹性应变段特征，用归一化的弹性应变与总应变之比(Bε)表征弹塑性应变段特征(间接表征了塑性应变段特征)，可以较为完整的表征岩石破坏前应力-应变曲线，即岩石在破坏前发生的总应变越小，且塑性应变越小，岩石的脆性越高。上述脆性指数的计算模型：Bn＝a·BYm+b·Bμ+c·Bσ+d·Bε中，a的范围为0.2-0.3，b的范围为0.2-0.3，c的范围为0.2-0.3，d的范围为0.2-0.3，且a+b+c+d＝1。优选地，a＝b＝c＝d＝0.25。其中，BYm的计算公式为：式中Ym为杨氏模量。Bμ的计算公式为:式中μ为泊松比。Bσ的计算公式为：式中σy为屈服强度，σc为抗压强度。Bε的计算公式为：εy为屈服点轴向应变(屈服应变)，εtot为峰值强度点的轴向应变(总应变)。在压缩实验中，如图1所示，c点为岩石的峰值强度点，oc段为岩石的峰前曲线段，y点为岩石的屈服点，y点之前岩石仅仅发生弹性变形，y点之后岩石发生弹性和塑性变形。即岩石的峰前曲线段可以分为线弹性阶段(oy)和弹塑性阶段(yc)。在脆性指数Bn中，杨氏模量(Ym)为岩石的线弹性阶段(oy)的斜率，岩石的杨氏模量越大，其越不容易发生弹性形变，具有越高的刚性。泊松比(μ)为岩石的线弹性阶段的径向应变与轴向应变的比值，泊本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石脆性指数的获取方法，其特征在于，其包括以下步骤：根据岩石的全应力应变曲线计算得到归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量；根据所述归一化的屈服应变与总应变之比、所述归一化的屈服强度与抗压强度之比、所述归一化的泊松比以及所述归一化的杨氏模量确定所述岩石的脆性指数。

【技术特征摘要】
1.一种岩石脆性指数的获取方法，其特征在于，其包括以下步骤：根据岩石的全应力应变曲线计算得到归一化的屈服应变与总应变之比、归一化的屈服强度与抗压强度之比、归一化的泊松比以及归一化的杨氏模量；根据所述归一化的屈服应变与总应变之比、所述归一化的屈服强度与抗压强度之比、所述归一化的泊松比以及所述归一化的杨氏模量确定所述岩石的脆性指数。2.根据权利要求1所述的岩石脆性指数的获取方法，其特征在于，所述脆性指数的计算模型如下：Bn＝a·BYm+b·Bμ+c·Bσ+d·Bε，所述计算模型中，Bn为所述脆性指数，BYm为所述归一化的杨氏模量，Bμ为所述归一化的泊松比，Bσ为所述归一化的屈服强度与抗压强度之比，Bε为所述归一化的屈服应变与总应变之比，a、b、c、d为常数且依次为BYm、Bμ、Bσ、Bε的权重系数。3.根据权利要求2所述的岩石脆性指数的获取方法，其特征在于，所述计算模型中，a＝b＝c＝d＝0.25。4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊天，周文，徐浩，陈文玲，刘鸿博，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51