[发明专利]动静外载温压耦合环境硬岩多尺度破碎参数评价方法

说明书

本发明公开了动静外载温压耦合环境硬岩多尺度破碎参数评价方法，该方法包括，选取真实的深部地层对应的硬岩，采用高温加热冷却处理装置、新型多场耦合岩石动态力学测试装置、数字图像相关法表征硬岩在破碎过程中的多场应力环境，分析温度参数、机械动载和预静载参数对岩石自身多尺度破碎力学和能量耗散特征的影响，此种评价方法综合考虑交变大温差，动静外载，围压环境等多种条件下的岩石破碎力学分析，获得不同破碎模式的强度因子，分析破碎强度演化规律及破碎能耗响应规律，建立大温差交变载荷‑动态外载‑预静载耦合作用下硬岩动态破碎准则，对硬岩破碎力学评价有着极其重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及岩石破碎评价领域，特别是动静外载温压耦合环境硬岩多尺度破碎参数评价方法。

背景技术

在石油钻井工程中，岩石可钻性是井生产中必需的一个基本数据，它在钻井生产中对于指导钻头选型、预测速、优选钻井参数等都有重要的应用价值。但是对于同样的地层或者具有相同岩石可钻性的地层，若其他条件相同而采取不同的钴头钻进，则取得的钻进效果是不同的。同样对于具有相同岩石可钻性的地层，若采用相同的钻头和相同的条件而采取不同的钴进措施(如不同的钻进参数或不同的水力参数等)，则取得的钻进效果是不同的。目前评价这种钻进效率差别的方法和模型尚不多见，而通常的方法只是利用钻速方程来计算各因素对钻速的影响，计算工作量大，分析不直观。目前主流的方法是根据岩石破碎的基本理论，通过牙轮头破碎岩石所消耗的能量分析，建立了岩石破碎评价方法，从而提高钻进效率，但目前评价参数和方法较为单一。

岩石破碎是采矿工程的基础学科之一，其发展的主要方面有：（1）研究与破碎有关的岩石物理力学性质及其测定方法，包括岩石坚固性、岩石可钻性、岩石可爆性和岩石崩落性等。（2）研究岩石破碎的物理机制、破碎过程，寻求这一过程的监控方法。（3）确定破碎工艺的合理工作参数，它与机械的控制系统相结合，可使机械在最优状态下工作。（4）探索岩石破碎新方法、新工艺、新器材，提高破碎质量和效率，降低破碎能耗和成本。

目前，现有技术均无法在多尺度下对岩石破碎力学进行分析，考虑的破碎力学角度较为单一，不能反映复杂破岩真实环境，因此需要一种多尺度多参数综合考虑岩石破碎力学分析。

本发明提供动静外载温压耦合环境硬岩多尺度破碎参数评价方法，该方法包括，选取真实的深部地层对应的硬岩，采用高温加热冷却处理装置、新型多场耦合岩石动态力学测试装置、数字图像相关法表征硬岩在破碎过程中的多场应力环境，分析温度参数、机械动载和预静载参数对岩石自身多尺度破碎力学和能量耗散特征的影响，此种评价方法综合考虑交变大温差，动静外载，围压环境等多种条件下的岩石破碎力学分析，获得不同破碎模式的强度因子，分析破碎强度演化规律及破碎能耗响应规律，建立大温差交变载荷-动态外载-预静载耦合作用下硬岩动态破碎准则，对硬岩破碎力学评价有着极其重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供动静外载温压耦合环境硬岩多尺度破碎参数评价方法，该方法包括，选取真实的深部地层对应的硬岩，采用高温加热冷却处理装置、新型多场耦合岩石动态力学测试装置、数字图像相关法表征硬岩在破碎过程中的多场应力环境，分析温度参数、机械动载和预静载参数对岩石自身多尺度破碎力学和能量耗散特征的影响，此种评价方法综合考虑交变大温差，动静外载，围压环境等多种条件下的岩石破碎力学分析，获得不同破碎模式的强度因子，分析破碎强度演化规律及破碎能耗响应规律，建立大温差交变载荷-动态外载-预静载耦合作用下硬岩动态破碎准则，对硬岩破碎力学评价有着极其重要的指导意义。

为实现以上技术效果，采用如下技术方案：

动静外载温压耦合环境硬岩多尺度破碎参数评价方法，包括以下步骤：

步骤S1：通过调研与现场考察手段，确定具有代表性的深部难钻目标层位，并采集矿场真实硬岩，根据测井录井数据确定对应层位岩石受到的围压值；

步骤S2：根据步骤S1采集的岩样，制备测试评价需要的样品；