地层岩石力学参数的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开发技术领域，特别涉及一种地层岩石力学参数的测量方法。
【背景技术】
[0002]随着国内油气田开发的不断发展，以及海外业务的不断扩大，对国内外特种油藏开发技术要求越来越高，全面了解和掌握在不同温度条件下地层岩石的力学参数，对确定油气田开发方案、指导现场施工提供重要依据。尤其对于油砂热采工艺，了解不同温度下岩石的力学响应是极为重要的。
[0003]现今，受全球化大趋势的影响，我国需要对海外及特种油藏开发日益重视。在海外油气开采及特种油藏开发过程中，由于工艺需要，特别是油砂热采过程中，所面对的温度环境越来越复杂，底层受温度影响较大，岩石在不同温度下的力学响应难以准确预测，而实验室获取的常温条件下利用标准尺寸岩心直接测量出来的岩石力学参数不能满足实际情况的要求，因此，需要针对不同温度条件下进行试验。但是在岩心样品难以大量获取，仅有少量岩心可供实验的条件下，获取多个温度点上岩心的多组力学参数往往是难以实现的，而单组数据往往很难全面反映出温度作用下地层的真实力学响应。
【发明内容】
[0004]本发明实施例提供了一种地层岩石力学参数的测量方法，以在获取多个温度点上岩心的多组力学参数，同时将现有岩心资源利用最大化。该方法包括:将符合试验标准的单块岩心试样固定在三轴试验机中，对所述岩心试样施加与所述岩心试样所处地层深度相对应的围压；将高压腔内的温度提升至第一温度值，其中，所述第一温度值是需要试验的多个温度值中的最高温度值；按照预设加载速率对所述岩心试样加载轴压，在加载轴压过程中，记录所述岩心试样的应力应变曲线图，得到所述岩心试样在所述第一温度值下的应力应变曲线图；按照所述多个温度值由高到低的顺序，依次将高压腔内的温度降低到所述多个温度值中除了所述第一温度值之外的其他各温度值，在各温度值下，按照所述预设加载速率对所述岩心试样加载轴压，得到所述岩心试样在各温度值下的应力应变曲线图；根据所述岩心试样在所述多个温度值下的应力应变曲线图，计算所述岩心试样的力学参数。
[0005]在一个实施例中，按照预设加载速率对所述岩心试样加载轴压，包括:采用MTS电液伺服系统，按照所述预设加载速率对所述岩心试样加载轴压。
[0006]在一个实施例中，所述预设加载速率为0.0035毫米每分钟。
[0007]在一个实施例中，依次将高压腔内的温度降低到所述多个温度值中除了所述第一温度值之外的其他各温度值，包括:实时计算当前温度值下应力应变曲线图中体积应力应变曲线的斜率；在体积应力应变曲线的斜率达到预设值时，停止在当前温度值下对所述岩心试样加载轴压，将高压腔内的温度降低到下一温度值。
[0008]在一个实施例中，所述预设值是体积应力应变曲线的斜率与体积应变轴的夹角成90度时的斜率。
[0009]在一个实施例中，在体积应力应变曲线的斜率达到预设值时，停止在当前温度值下对所述岩心试样加载轴压，将高压腔内的温度降低到下一温度值，包括:在体积应力应变曲线的斜率达到所述预设值时，停止在当前温度值下对所述岩心试样加载轴压，确定所述岩心试样未破裂后，将高压腔内的温度降低到下一温度值。
[0010]在一个实施例中，所述多个温度值均匀分布在需要试验的温度区间内。
[0011]在一个实施例中，所述岩心试样的力学参数至少包括以下参数之一:弹性模量、泊松比以及抗压强度。
[0012]在本发明实施例中，通过将单块岩心试样固定在三轴试验机中，并对岩心试样施加相应的围压后，先将温度提升到需要试验的最高温度值，在最高温度值下对岩心试样施加轴压，获得最高温度值下的应力应变曲线图，通过间歇降温的方式再将温度依次降低到需要试验的各温度值下，在各温度值下，对岩心试样施加轴压，获得各温度值下的应力应变曲线图，进而可以根据应力应变曲线图计算岩心试样的力学参数。实现了在岩心样品难以大量获取，仅有少量岩心可供试验的条件下，通过对单块岩心试样逐级降温可以获取单个岩心试样多个温度点上岩心试样的多组力学参数，最大程度避免岩心力学性质非均质的影响，还可将现有岩心资源利用最大化。
【附图说明】
[0013]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0014]图1是本发明实施例提供的一种地层岩石力学参数的测量方法的流程图；
[0015]图2是本发明实施例提供的一种岩心试样在150摄氏度条件下的应力应变曲线示意图；
[0016]图3是本发明实施例提供的一种岩心试样在不同温度值下的应力应变曲线示意图；
[0017]图4是本发明实施例提供的一种具体的地层岩石力学参数的测量方法流程图。
【具体实施方式】
[0018]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0019]在本发明实施例中，提供了一种地层岩石力学参数的测量方法，如图1所示，该方法包括:
[0020]步骤101:将符合试验标准的单块岩心试样固定在三轴试验机中，对所述岩心试样施加与所述岩心试样所处地层深度相对应的围压；
[0021]步骤102:将高压腔内的温度提升至第一温度值，其中，所述第一温度值是需要试验的多个温度值中的最高温度值；
[0022]步骤103:按照预设加载速率对所述岩心试样加载轴压，在加载轴压过程中，记录所述岩心试样的应力应变曲线图，得到所述岩心试样在所述第一温度值下的应力应变曲线图；
[0023]步骤104:按照所述多个温度值由高到低的顺序，依次将高压腔内的温度降低到所述多个温度值中除了所述第一温度值之外的其他各温度值，在各温度值下，按照所述预设加载速率对所述岩心试样加载轴压，得到所述岩心试样在各温度值下的应力应变曲线图；
[0024]步骤105:根据所述岩心试样在所述多个温度值下的应力应变曲线图，计算所述岩心试样的力学参数。
[0025]由图1所示的流程可知，在本发明实施例中，通过将单块岩心试样固定在三轴试验机中，并对该单块岩心试样施加相应的围压后，先将温度提升到需要试验的最高温度值(该地层岩石力学参数的测量方法可以满足高温条件下的测量，例如，180摄氏度以上的高温下的力学参数测量)，在最高温度值下对岩心试样施加轴压，获得最高温度值下的应力应变曲线图，通过间歇降温的方式再将温度从最高温度值依次降低到需要试验的各温度值下，在各温度值下，对该单块岩心试样施加轴压，获得各温度值下的应力应变曲线图，进而可以根据应力应变曲线图计算岩心试样的力学参数。实现了在岩心样品难以大量获取，仅有少量岩心可供试验的条件下，通过对单块岩心试样逐级降温可以获取单个岩心试样多个温度点上岩心试样的多组力学参数，最大程度避免岩心力学性质非均质的影响，还可将现有岩心资源利用最大化。
[0026]具体实施时，为了获取各温度值下的应力应变曲线图，在确保应力应变曲线图精度的同时不损坏岩心试样，在本实施例中，采用间歇降温的方式依次将高压腔内的温度降低到所述多个温度值中除了所述第一温度值之外的其他各温度值，包括:实时计算当前温度值下应力应变曲线图中体积应力应变曲线的斜率；在体积应力应变曲线的斜率达到预设值时，停止在当前温度值下对所述岩心试样加载轴压，将高压腔内的温度降低到下一温度值，直至岩心试样破裂。例如，当前温度值为150摄氏度，在150摄氏度下对岩心试样加载轴压的过程中，实时计算体积应力应变曲线的斜率，岩心试样的轴向应力应变曲线A和体积应力应变曲线B如图2所示(纵轴为应力，横轴为应变对象，例如体积应变)，在体积应力应变曲线的斜率达到预设值时，具体的，为了确保不损坏岩心试样，该预设值可以是体积应力应变曲线的斜率与体积应变轴的夹角成90度时的斜率，即利用体积应变作为判别条件，在体积应力应变曲线的斜率与体积应变轴的夹角成90度时，停止在150摄氏度下对岩心试样加载轴压，实际操作中，在确定所述岩心试样未破裂后，将高压腔内的温度降低到下一温度值，在下一温度值下继续对岩心试样加载轴压，获得下一温度值下的应力应变曲线图，进而得到上述多个温度值下的应力应变曲线，例如，如图3所示(纵轴为应力，横轴为应变对象，例如体积应变)，得到温度值分别为150摄氏度、100摄氏度以及50摄氏度下的轴向应力应变曲线A和体积应力应变曲线B。
[0027]具体实施时，在对岩心试样加载轴压的过程中，为了可以获取准确的应力应变曲线数据，同时确保不损坏岩心试样，在本实施例中，按照预设加载速率对所述岩心试样加载轴压，包括:采用MTS电液伺服系统，按照所述预设加载速率对所述岩心试样加载轴压。具体的，所述预设加载速率可以为0.0035毫米每分钟。
[0028]具体实施时，为了提高测得的应