基于纳米压痕技术的岩石力学参数评价  

Evaluation of rock mechanical parameters using nanoindentation

作　　者：王俊伟 车明光[2,3] 宋晓 苏建 张健 WANG Junwei;CHE Mingguang;SONG Xiao;SU Jian;ZHANG Jian(Liaohe Oil Company of PetroChina,Panjin 114010,Liaoning Province,P.R.China;Research Institute of Petroleum Exploration and Development PetroChina,Beijing 100083,P.R.China;University of Science and Technology of China,Hefei 230026,Anhui Province,P.R.China;Great Wall Drilling Company of CNPC,Weiyuan 642450,Sichuan Province,P.R.China)

机构地区：[1]中国石油辽河油田分公司,辽宁盘锦114010 [2]中国石油勘探开发研究院,北京100083 [3]中国科学技术大学工程科学学院,安徽合肥230026 [4]中国石油集团长城钻探工程有限公司,四川威远642450

出　　处：《深圳大学学报（理工版）》2023年第5期608-614,共7页Journal of Shenzhen University(Science and Engineering)

基　　金：国家科技重大专项资助项目(2016ZX05046-004);中国石油天然气股份有限公司前瞻性基础性资助项目(2021DJ1902,2021DJ1503);中国石油天然气股份有限公司科技资助项目(kt2022-10-7)。

摘　　要：为评价使用小岩心样品获取岩石力学参数,计算岩石脆性指数的可靠性,提出基于纳米压痕实验技术获取岩石力学参数的方法.使用1 mm×1 mm的小尺度岩心碎样或岩屑获得岩石的力学参数,通过纳米压痕技术进行矿物相分析和压痕实验,利用卷积方法进行尺度升级,求取宏观力学参数.采用该方法对致密油岩屑样品的力学实验结果与岩心柱塞的三轴岩石力学实验结果相比,误差绝对值小于10%,满足脆性指数计算的需要.纳米压痕技术可使用岩心碎样或岩屑获得岩石力学参数,为脆性指数评价的实验参数获取提供了新的技术方法.To evaluate the reliability of obtaining rock mechanics parameters and calculating the rock brittleness index using small core samples,the nanoindentation technology is applied to obtain mechanical parameters with the small-scale core samples or cuttings of 1 mm×1 mm.Before nanoindentation testing,the mineral phase analysis is carried out.The scale is upgraded by the convolution method to obtain the micromechanical parameters.Compared with the mechanical experimental results of nanoindentation,the absolute error is less than 10%,which meets the needs of brittleness index calculation.The proposed method can obtain rock mechanical parameters using broken core samples or cuttings,providing a new technical method for obtaining experimental parameters for brittleness evaluation.

关 键 词：致密油压裂 纳米压痕 点阵打点 杨氏模量 泊松比 Mori-Tanaka模型 岩石力学 脆性指数 岩屑 

分 类 号：TE355[石油与天然气工程—油气田开发工程]