岩石力学实验方案.docx

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岩石力学实验方案

实验方案

实验一单轴压缩试验

一、实验得目得

以白垩系软岩为研究对象，设置不同得冻结温度,分别对岩样进行一次冻融循环，并测定其冻融前后得单轴抗压强度与杨氏弹性模量，且绘出应力一应变曲线。

当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位而积上所承受得载荷称为岩石得单轴抗压强度,即式样破坏时得最大载荷与垂直与加载方向得截面积之比.

本次试验主要测定饱与状态下试样得单轴抗压强度。

二、试样制备

（1）样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取得岩块，在取样与试样制备过程中，不允许发生人为裂隙。

（2）试样规格:

经过钻取岩芯、岩样尺寸切割、岩样打磨几道工序制备成直径5cm、高10cm得圆柱体。

（3）试样制备得精度应満足如下要求：

a沿试样高度，直径得误差不超过0.03cm;

b试样两端面不平行度误差，最大不超过0.005cm;

c端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0、25°；

d方柱体试样得相邻两面应互相垂直，最大偏差不超过0、25°。

三、主要仪器设备

1、制样设备：

钻石机、切石机及磨石机.

2、测量平台、角尺、游标卡尺、放大镜、低温箱等。

3、压力试验机。

四、实验步骤

1、取加工好得岩石试样15块，放入抽真空设备中进行饱水处理，浸泡24h;

2、a.（l）从饱水后得试样中取3块，进行冻结前常温（+20°C）条件下岩石得单轴压缩试验，并记录应力一应变曲线等信息；

（2）从剩下得饱水岩样中取出6块放入低温箱中，在恒温一10°C条件下冻结48h；（3）取岀冻结后得3块岩样，进行冻结一1O°C条件下岩石得单轴压缩试验，并记录应力-应变曲线等信息；（4）取出冻结后另外3块岩样,在室内常温环境下自然解冻后，进行岩石冻结解冻后恢复到常温条件下岩石得单轴压缩试验，并记录应力-应变曲线等信息；

b、以剩余得6块试样为对象，把冻结温度设置为一3O°C,重复a中步骤⑵〜⑷；

3、通过试验数据分析在两种冻结温度下，岩样冻结前、冻结中与冻结解冻后三种状态下三种岩石单轴压缩下强度、应力-应变曲线及弹性模量等参数得变化情况.

5.成果整理与计算

1、按下式计算岩石得单轴抗压强度：

-岩石单轴抗压强度,N4Pa;

最大破坏荷载，N；

垂直于加载方向得试样横截而积,mm2o

2、固体材料得弹性模量就是指弹性范围内应力与应变得比值，反映材料得坚固性•计算割线弹性模量E5o，即应力应变曲线零荷载点与单轴抗压强度50%水平交点连线得斜率。

—一-—一■割线弹性模疑，MPa；

相当于50%抗压强度得应力值，MPa：

—一一一应力为抗压强度50%时得应变值。

实验二含水率试验

一、实验得目得

以口垩系软岩为研究对象,设置不同得冻结温度，分别对岩样进行一次冻融循环，并测定其冻融前后得饱与吸水率变化情况。

岩石得吸水率就是判断岩石强度与抗冻性能得重要指标,就是计算岩石其她物理参数得必要参数，可根据岩石得饱与吸水率分析岩石冻融前后微裂纹得发育程度。

二、试样制备

（1）样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取得岩块，在取样与试样制备过程中，不允许发生人为裂隙。

（2）试样规格:

经过钻取岩芯、岩样尺寸切割、岩样打磨几道工序制备成直径5cm、高10cm得圆柱体。

（3）试样制备得精度应満足如下要求：

a沿试样高度，直径得误差不超过0.03cm;

b试样两端面不平行度误差，最大不超过0・005cm；

c端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0、25°；

d方柱体试样得相邻两而应互相垂直，最大偏差不超过0、25°.

三、主要仪器设备

1、制样设备:

钻石机、切石机及磨石机；

2、烘干箱、干燥器、水槽、低温箱等；

3、电子天平（感量0、0lg）;

4o真空抽气设备。

4.操作步骤

1、用毛刷清除试件表面得尘土与松动颗粒。

对软岩与裂隙较发育得岩石，应用橡皮筋或细铁丝把试件四周缠起来，以防止试件在吸水过程中掉块或崩解.

2、

（1）取加工好得试件6块，放在105°C〜110°C得烘箱中干燥24h后取出试件，放入干燥器中冷却到室温称取质量；

（2）把干燥后得岩石试块放入抽真空设备中进行饱水处理，浸泡24h后，从抽气罐中取出饱水后得岩石试块并用湿毛巾擦干试块表面水分称其各自质量，计算出冻结前三种岩石各自平均饱与吸水率；

（3）取步骤

（2）中饱与后得岩石岩样3块放入低温箱中，在恒温一10°C条件下冻结48h,冻结完毕后在常温（+20°C）环境中进行自然解冻直到微小孔隙裂隙中得小冰块全部融化；

（4）把步骤

（2）中剩余得3块饱与后得岩石岩样放入低温箱中，在恒温—30°C条件下冻结48h,冻结完毕后在常温（+20°C）环境中进行自然解冻直到微小孔隙裂隙中得小冰块全部融化；

（5）重复步骤

（1）~

（2）,计算出不同冻结温度下岩石得饱与吸水率,并分析对比冻融前后岩石饱与吸水率得变化情况。

五。

成果整理

计算岩石得饱与吸水率，精确至0、01%o

—饱与吸水率％

-一一试件强制饱与后得质量，g:

…一试件烘干后得质量，g.

实验三氮吸附实验

实验目得

以口垩系软岩为研究对象，设置不同得冻结温度，分别对岩样进行一次冻融循环，并测定岩石在冻融前后试样内部孔隙结构（孔容、孔径与比表而积等）得变化情况，选择孔隙比表而积、孔容与孔径作为衡量岩石经过一次冻融循环后得损伤变量，从微观角度对比分析岩石冻融前后得损伤情况。

2.试样制备

三。

试件描述

岩石得名称、颜色、矿物成分、结构及风化程度等。

四•实验仪器设备

1、钻石机、切石机及磨石机；

2、电子天平秤、干燥箱、低温箱、比表面积分析仪等。

五•操作步骤

1、把制备好得岩样放到真空干燥箱中烘干24h;

2、把烘干后得样品转入样品管中并称其质量并进行编号；

3、把编好号得样品管放到加热槽中加热并抽真空保证足够得抽真空时间；

4、把样品管放入主机中得液氮冷浴中开始进行全自动试验，试验结束后系统会自

动得出冻结前岩石样品得孔隙分析与比表面积分析报告；

5、取出试验后得样品进行饱水处理并取出其中得一半样品放到低温箱中在恒温一10€条件下冻结48h,另一半样品放到低温箱中在恒温-30°C条件下冻结48h；

6、取出冻结后得岩样在常温（+20°C）环境中进行自然解冻48h;

7、重复步骤1~4得出同种岩石不同冻结温度条件下解冻后岩石样品得孔隙分析与比表而积分析报告；

8、对冻融前后两次测试报告进行数据分析与处理得到相应得结论。

6.实验数据整理及成果分析。

实验四CT扫描实验

一、实验目得

CT识别技术就是通过发射X射线使其围绕物体旋转并收集X射线得衰减信息，以此来重建CT图像得先进无损检测技术.木实验以口垩系软岩为研究对象，设置不同得冻结温度，分别对岩样进行一次冻融循环，然后运用CT扫描技术，进行不同冻结温度下岩石细观结构得CT扫描实验，获得冻结过程中岩石内部结构得CT图像，通过CT数得变化反映为CT图像灰色度与颜色得改变，从微观角度定量地分析岩石在不同冻结温度下各相介质得分布、细观结构得损伤情况，为研究冻结岩石得损伤特性提供依据.

二。

试样制备

试样制备如实验一

三•试样描述与实验原理

1、试样描述

岩石得名称、颜色、矿物成分、结构及风化程度等。

2、实验原理

CT识别技术得工作原理:

将X射线源与检测接收器固定在同一机架上，将其与被检测物体进行同步联动扫描，扫描机架每转动一个角度就进行一次扫描，在每次扫描结束后，扫描机架转动到下一个角度再进行下一次得扫描，如此反复重复上述过程，就可以采集到很多组扫描数据.最后这些扫描信息进行处理后，则可得被检测物体某一扫描层而得真实数字图像。

4.实验仪器设备

1、制样设备：

钻石机、切石机及磨石机。

2、测量平台、角尺、游标卡尺、低温箱、真空抽气机、水槽等。

3、X射线螺旋CT机。

5.实验步骤

1、对干燥岩样各扫描层面进行连续CT扫描,得到岩样初始细观结构及损伤图像；

2、对饱水岩样进行连续CT扫描试验,观测水补给后岩样内细观结构得CT扫描图像；

3、把已加工好得岩样平均分为两组，一组岩样放入低温箱中，在恒温-10°C条件下冻结48h,然后进行岩样得连续CT扫描，观察一10°C时岩样内部细观结构及各相介质分布情况；

4、另一组岩样放入低温箱中，在恒温一30°C条件下冻结48h,然后

进行岩样得连续cT扫描，观察一30°C时岩样内部细观结构及各

相介质分布情况；

5、使步骤3与4中得岩样在常温（+2O°C）环境中进行自然解冻直到微小孔隙裂隙中得小冰块全部融化，然后分别进行岩样得连续CT扫描，观察两组岩样内得细观结构及各相介质分布得变化情况。

注:

本实验中对岩样所做得干燥与饱水处理过程与实验一中方法相同。

六。

数据整理与成果分析

孔隙度编辑词条

B添加义项

岩样中所有孔隙空间体积之与与该岩样体积得比值，称为该岩右•得总孔隙度，以百分数表示。

储集层得总孔隙度越大，说明岩石中孔隙空间越大。

从实用岀发，只有那些互相连通得孔隙才有实际意义，因为它们不仅能储存汕气，而且可以允许油气在其中渗滤。

因此在生产实践中，提岀瞧了有效孔隙度得概念。

有效孔隙度就是指那些互相连通得，在一般压力条件下，允许流体在其中流动得孔隙体积之与与岩样总体积得比值，以百分数表示。

显然，同一岩石有效孔隙度小于其总孔隙度。

孔隙度编但本股

定义

质充填得空间体积）与岩石总体积得比值。

孔隙度得研究

陆相层序地层与型凶i!

遊海相层序地层之间存在较大得差异、陆相盆地沉积受多种因素控制,而且不同类型盆地得主要控制因素又各不相同，造就了陆相盆地沉积类型多、相变快、横向连续性差、纵向上层序厚度变化大,频繁得湖侵湖退使湖盆沉枳垂向上韵律变化快：

因此陆相层序地层得形成、结构与模式更为复杂，研究更为困难、在研究与实践中，中国学者根据陆相盆地得边界特征、体系域边界特征、初始湖泛面与报大湖泛币】、就是否有坡折带等因素，建立了符合中国盆地沉积实际得坳陷型盆地与断陷型盆地层序地层格架与模式、控制陆相地层层序发ff得因素主要就是湖平而得变化、构造、气候、基准面得变化与物源得供给,特別就是构造与气候显得十分重要，它们宜接控制了湖平而得变化、陆相地层层序研究得方法体系主要包括履头层序研究方法、实验观测与分析方法、测井层序地层分析、地虎层序地层分析与层序地层得数值模拟方法、在油气勘探中得区带勘探阶段、目标勘探阶段与开发阶段，层序地层学都能发挥不可替代得作用、

有效孔隙度

在自然状态下材料中得得孔隙体枳与材料体积之比，叫材料得孔隙度。

它包括材料中所有得孔隙，不管它们就是否连通。

但在研究油贮得孔隙度时，所测量得孔隙度为连通得孔隙空间与岩石得总体积之比，即有效孔隙度。

在一般情况下，有效孔隙度要比总孔隙度少5〜10%.多数汕贮得孔隙度,变化在5〜30%之间，最普通得就是10〜20%范围之内。

孔隙度不到5%得汕贮，一般认为就是没有开采价值得，除非里而存在有取岀得蚩奄或迪中所没有瞧到得断裂、裂缝及孔穴之类。

。

分类

根据现场经验中粗略得孔隙度估汁，储集岩可以分为:

孔隙度0~5%无价值

孔隙度5-10%不好

孔隙度10〜15%中常

孔隙度15〜20%好孔隙度20〜25%极好

储层评价

孔隙度就是储层评价得重要参数之一、核磁共振（NMR）孔隙度只对孔隙流体有响应，在确定地层孔隙度方而具有英她测井方法无法比拟得优势、但就是，在中国陆相复杂地层得应用中常常发现NMR孔隙度与地层实际孔隙度存在差异，有时差异甚至很明显，影响了NMR测井得应用效果、介绍了NMR孔隙度得理论基础，在对NMR孔隙度影响因素分析得基础上，重点考察了国内现有得NMR孔隙度测井方法对测呈:

结果得影响，通过对大量人造岩样与不同：

占性得天然岩样得实验测量，提岀了适合中国陆相地层得孔隙度测井方法，改善了NMR孔隙度得测量效果、针对中国陆相地层得复杂性，建议不同地区应根拯;具体情况进行岩心分析，确肚恰当得NMR测井方法，以获得比较准确得NMR孔隙度、

孔隙度得定性方法编辑本段

孔隙度得测泄就是在实验室中进行得，用得就是小块得岩芯或岩屑•此外，还有几种估il•孔隙度得定性方法：

电测

测量岩石得自然电位（SP）,计算单位为mv（毫伏）。

对非渗透层，电位低;对孔隙岩层，电位较髙.

放射性测井

伽玛射线测井就是测量岩石中放出得自然伽玛射线，中子测井就是测量由于中子得作用而从岩层中感应出来得伽玛射线。

中子测井曲线主要就是受了氢得影响，也就就是因为岩石中有气、汕及水等流体得反映;而流体得存在就证明岩石中有孔隙。

这两类测井曲线已广泛得用来证明石灰岩及白云岩储集层得孔隙性。

其她测井

微电极测片及声波测井对确圧孔隙度就是非常有用得.井径测井也可以对孔隙带给予沱性得指示，并且对于有其她测井左量得孔隙度得确定也可提供数据.

钻井岩屑得显微镜检查

微小裂缝中得汕可以从它在紫外线下发出萤光而检查出来对其相对数量用：

紧、密、晶洞、针点、孔隙、多孔、晶间孔隙、粒间孔隙等术语进行区别.

钻井时间录井

钻时记录上进尺突然增加，表示钻遇得就杲孔隙岩石•孔隙越多，就越不致密，就越容易钻穿。

岩芯得短缺

岩芯短缺就是因为储集层不坚实、有断裂与孔隙，而这些掉失得部分无法由岩芯筒取岀，只能作为钻井岩屑由泥浆带出。