[发明专利]一种基于频谱分析的致密砂岩抗张强度预测方法

权利要求书

1.一种基于频谱分析的致密砂岩抗张强度预测方法，其特征在于,包括以下步骤：

S1.将致密砂岩加工成直径为25.2mm，长度12.6～25.2mm的标准柱塞样，将切割后的岩样在烘箱中烘干15～24h备用；

S2.利用声发射系统，观察密砂岩岩样声波特征，整体提取0～300us时窗内横波波谱的波形及信号；

S3.针对采集到的横波x(t)进行频谱分析，运用快速傅里叶变换绘制频谱特征曲线，见公式(1)，但是，在实际的控制系统中得到的是连续信号x(t)的离散采样值x(nT)，因此实际使用公式(2)；

式中ω为角频率，rad/s；

S4.定量表征横波频谱图中的频率分布特征，采用核心频率f_z反映频率的分布范围，核心频率f_z定义为：

式中：fi为离散化的各频率值，KHz；Afi为频率波的幅值，mV；△f为相邻频率之间的差值，kHz；

S5.选取经横波频谱分析的标准岩样至少5颗，进行巴西劈裂试验，测得标准岩样的抗张强度σ_t；

S6.分析横波核心频率f_z与抗张强度σ_t之间的相关性；

S7.采用公式(3)建立横波核心频率f_z与抗张强度σ_t之间的关系，依据此模型可定量预测抗张强度数值；

σ_t＝Af_z+B (3)

式中：f_z为横波核心频率值，KHz；σ_t为抗张强度，MPa；A，B为拟合参数，无量纲。

2.根据权利要求1所述的基于频谱分析的致密砂岩抗张强度预测方法，其特征在于，步骤S1中，致密砂岩加工时，确保两端面平整且与圆柱体轴线相垂直，避免岩样柱面及两端面上存有不可修复的缺损。

3.根据权利要求1所述的基于频谱分析的致密砂岩抗张强度预测方法，其特征在于，S3中，快速傅里叶变换可将任何形状的信号分解成不同频率的正弦信号，并在数学上用傅里叶序列表示。

4.根据权利要求1所述的基于频谱分析的致密砂岩抗张强度预测方法，其特征在于，S4中，高频信息越丰富则频谱图的f_z值越大。