一种泥页岩脆裂性质的实验装置及其实验分析方法
【专利摘要】本发明为一种泥页岩脆裂性质的实验装置及其实验分析方法，本装置包括一对导向立柱、横向导杆、纵向导杆、落锤；一对导向立柱侧壁上分别沿垂直方向设有滑槽，纵向导杆两端分别与驱动模块和落锤相连接，横向导杆与纵向导杆连接为一体，且横向导杆两端活动设置在滑槽中；本实验方法是，落锤下落将待测岩样击碎，用不同规格的筛子将碎屑依次筛成若干组，再以重量法求出规格最小的一组所占重量百分比，以表面积法求出样品碎裂后的总新增表面积，从而分析出待测岩样的脆裂性质；与现有技术相比，本发明对待测岩样外形要求宽松、操作简便、精确度高、人为因素影响小，为泥页岩评价研究提供了新思路。
【专利说明】一种泥页岩脆裂性质的实验装置及其实验分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩石力学参数的测量领域，尤其涉及一种泥页岩脆裂性质实验装置及其实验方法。
【背景技术】
[0002]泥页岩的脆裂是钻井和实验室测试工作中的常见现象，脆裂性质是指材料在外力作用下，如拉伸、冲击等，仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
[0003]在钻井取心过程中，泥页岩岩心出筒时经常发生破裂，在实验室钻取测试用岩心柱时，经常发生开裂现象，这些都是泥页岩脆裂性质的具体表现。
[0004]近年来，油气地质领域对泥页岩的脆裂性质越来越重视，获得的研究成果也越来越多，一方面通过岩心等块状样品进行单轴、三轴以至围压条件下的单轴、三轴实验研究岩石的力学性质；另一方面，通过岩屑进行泊松比、硬度等参数实验测试，对地层进行岩石力学性质分析和评价。应用这些岩石力学研究成果，为钻井、压裂和盖层评价提供依据。
[0005]现有的岩石力学研究成果如下:
[0006]1、利用岩心获得力学参数
[0007]通常情况下，在泊松比、弹性模量等参数测定时，需要取得外形规则圆柱状的样品，有的尚需要对样品进行饱和盐水等预处理；由于泥岩、页岩和泥页岩受成分、结构的影响，在进行外形加工过程中非常容易破裂，对样品的要求较高，因此导致很多的泥页岩样品因无法取得岩心柱而不能做泊松比和弹性模量测试，不能满足研究工作的需要；且对岩样进行饱和盐水等前期处理时，花费时间较多，工作效率较低。
[0008]2、利用岩屑分析测试获得岩石力学参数
[0009]I)岩屑声波法
[0010]通过岩屑的声波特性测定，建立岩石力学参数与声波特性的关系式，计算岩屑的力学参数。
[0011]此方法须选出3?5块有代表性的岩屑，磨出两个平行的端面，且要保证两个端面的平行度和平面度，操作难度较大。同时，岩屑声波法由于岩石的各向异性和不均异性，很难建立可靠的关系式，往往建立的关系式误差很大。
[0012]2)岩屑压实测定地层泊松比方法
[0013]该方法须对岩屑进行压实并恢复到地层条件下，操作复杂，只能用于确定地层的泊松比，而不能用于快速描述待测岩样的脆裂性质。
[0014]3)岩屑压入法获得岩石力学参数
[0015]通过岩屑压入硬度实验，获得岩屑的硬度和塑性参数。
[0016]其做法是:选择合适的岩屑表面，在一个恒定载荷作用下，用一定直径的平底圆柱体压头压入岩屑表面，并在恒定增加的载荷下达到所确定的最大载荷和压入深度，同时用数据采集和处理装置获得加载-位移曲线，最后获得岩屑的硬度和塑性系数。
[0017]这种方法最终获得岩屑的硬度和塑性系数，由于硬度和塑性系数与脆裂性质关系复杂，因此该方法不能用于描述泥页岩的脆裂性质。
[0018]3、用落锤法测定坚固性系数
[0019]坚固性系数是用于煤样的表示样品抵抗外力能力的坚固性指标，也称普氏坚固性系数或普氏系数，是一项重要参数，且有测定标准，。
[0020]落锤法的实验装置主要包括捣碎筒、计量筒等部分组成。其中，捣碎筒由重锤、筒体、筒底三部分组成；计量筒由活塞尺和量筒组成；采用落锤法带来的缺陷是:
[0021]I)重锤通过绳索由人工操控，由于操控者的操作习惯和方式不同，可能会对样品破碎带来一定的影响，进一步影响数据的准确性；
[0022]2)重锤下落过程中，可能会与筒体内壁产生摩擦，从而使重锤呈非自由落体状下落，导致获得的数据出现偏差；
[0023]3)样品破碎后处在筒体的底部，需要通过人工搬起筒体将破碎后的样品倒入专门的样品收集部件，而筒体长近70cm，稍有操作不慎就会导致部分呈碎末状的样品残留在筒体中，而影响数据的准确性；
[0024]4)将收集到的粒径小于0.5mm的样品在量筒中压实并计量高度，由于计量是由人工操作完成的，不同操作者获得的数据可能会存在人为误差，最终影响分析的准确度。
[0025]落锤法对于描述泥页岩的脆裂性质来讲，存在以下问题:
[0026]I)落锤法是应用于煤样物理性质检测中的实验方法，尚未有研究人员将其应用到泥页岩脆裂性质的检测实验当中；
[0027]2)采用落锤法破碎样品后，只收集直径小于0.5mm的样品且以样品在计量筒中的高度来进行分析，势必造成样品破裂性质信息损失、不完整。
[0028]上述各种实验研究方法和成果能在一定程度上反映岩石的脆裂性质，但由于这些方法在样品要求、操作条件、应用目的及其适用范围等方面差异较大，加之岩石的脆裂性质定义和度量还没有统一的说法。所以，通过不同的实验装置和方法获得反映岩石脆裂性质的参数，具有理论和实践意义。
【发明内容】
[0029]本发明针对泥页岩的脆裂特性，提供了一种泥页岩脆裂性质的实验装置，并建立实验方法，为探讨泥页岩的脆裂性质及其与其它物理性质的关系提供了一种新手段和新方法。
[0030]本发明提供的一种泥页岩脆裂性质的实验装置如下:
[0031]一种泥页岩脆裂性质的实验装置，所述装置包括落锤8，驱动模块，定位模块以及岩样采集模块；所述待测岩样设置在所述岩样采集模块中，所述落锤8设置在所述岩样采集模块正上方；
[0032]所述定位模块与所述落锤8固定连接，用于控制所述落锤8的运动方向；所述定位模块包括导向柱或者导向索，所述导向柱或者导向索与所述落锤8连接；
[0033]所述驱动模块与所述定位模块连接，用于定量施加对所述落锤8的作用力；所述驱动模块包括驱动电机。
[0034]所述定位模块包括一对导向立柱2,3、横向导杆9以及纵向导杆10 ;所述一对导向立柱2，3垂直设置在所述岩样采集模块外；[0035]在所述一对导向立柱2，3的杆体侧壁上分别对应开设有滑槽，所述滑槽的高度范围为50~80cm。所述横向导杆9滑动设置在所述滑槽内；所述纵向导杆10 —端与所述落锤8固定，另一端与所述驱动单元连接，且所述纵向导杆10杆身与所述横向导杆9固定；
[0036]所述定位模块控制所述落锤8下落，击打所述待测岩样，所述驱动模块控制所述落锤8沿垂直方向升起。
[0037]所述岩样米集模块包括底座I以及样品盘11 ;一对导向立柱2, 3固定在所述底座I上；所述底座I上表面设置有凹槽，所述凹槽与所述样品盘11的外径相匹配，所述样品盘11嵌入设置在所述凹槽中，所述待测岩样设置在所述样品盘11中。所述底座I的厚度为I~3cm，所述凹槽的深度为2~4mm ;所述样品盘11的材质为钢或铁
[0038]所述驱动模块包括驱动电机5，滑轮6和牵引绳7 ;所述驱动电机5的传动轴与所述滑轮6连接，所述牵引绳7 —端与滑轮6连接，另一端与定位模块的纵向导杆10连接。
[0039]所述装置还包括顶板4，所述顶板4中心的开孔直径为4~6cm。
[0040]所述顶板4压盖在所述一对导向立柱2, 3上,所述顶板4中心设有开孔；驱动电机
5、滑轮6设置在所述顶板4上。
[0041]所述落锤8的形状为圆柱形，且所述落锤8的下表面为平面；所述落锤8的质量为2~5Kg，其材质为钢或铁。
[0042]本发明的第二个发明点是采用重量法分析泥页岩脆裂性质的方法，
[0043]所述分析方法步骤为，
[0044]步骤1，选取重量大于IOg的所述待测岩样，将所述待测岩样烘干或晾干，并冷却至室温，称取冷却后的待测岩样总重量，设为G ;将所述待测岩样置于所述样品盘11的中心位置，并将所述样品盘11置于所述底座I中心的凹槽中；
[0045]步骤2，开启所述驱动电机5，所述驱动电机5带动所述滑轮6转动使所述牵引绳7卷起，进而带动所述落锤8上升至预计位置；关闭所述驱动电机5，连接有所述横导向杆9和纵向导向杆10的所述落锤8沿滑槽以垂直方向下落并冲击所述样品盘11中的待测岩样；
[0046]步骤3，重复所述步骤2，重复次数2-6次，即完成对所述待测岩样的破碎；
[0047]步骤4，将所述待测岩样碎屑进行分组；
[0048]对所述样品盘11中的待测岩样碎屑进行筛选，筛选出五组所述待测岩样碎屑；第一组碎屑的直径< 0.45mm、第二组碎屑的直径范围是0.45~1mm、第三组碎屑的直径范围是I~2mm、第四组碎屑的直径范围是2~3mm、第五组碎屑的直径≥3mm ；
[0049]步骤5，称取碎屑直径最小的一组待测岩样的重量，即第一组碎屑的重量G1,并计算其占所述待测岩样总重量G的百分比C，计算过程为，
[0050]C=G1ZG ； (I)
[0051]其中，G1为第一组碎屑的重量，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量；
[0052]步骤6，输出实验结果，分析待测岩样泥页岩脆裂性质。
[0053]在所述步骤3中，重复次数为3次；在所述步骤4的分组步骤中，依次利用孔径为
0.45mm、1mm、2mm、3mm四种筛子对待测岩样进行分组。
[0054]本发明的第三个发明点为采用表面积法分析泥页岩脆裂性质的方法，
[0055]所述分析方法步骤为，[0056]步骤1，选取重量大于IOg的所述待测岩样，将所述待测岩样烘干或晾干，并冷却至室温，称取冷却后的待测岩样总重量，设为G ;将所述待测岩样置于所述样品盘11的中心位置，并将所述样品盘11置于所述底座I中心的凹槽中；
[0057]步骤2，开启所述驱动电机5，所述驱动电机5带动所述滑轮6转动使所述牵引绳7卷起，进而带动所述落锤8上升至预计位置；关闭所述驱动电机5，连接有所述横导向杆9和纵向导向杆10的所述落锤8沿滑槽以垂直方向下落并冲击所述样品盘11中的待测岩样；
[0058]步骤3，重复所述步骤2，重复次数2-6次，优选3次，即完成对所述待测岩样的破碎；
[0059]步骤4，将所述待测岩样碎屑进行分组；
[0060]依次利用孔径为0.45mm、1mm、2mm、3mm四种筛子对待测岩样进行分组对所述样
品盘11中的待测岩样碎屑进行筛选，筛选出五组所述待测岩样碎屑；第一组碎屑的直径(0.45mm、第二组碎屑的直径范围是0.45~1mm、第三组碎屑的直径范围是I~2mm、第四组碎屑的直径范围是2~3mm、第五组碎屑的直径≥3mm ；
[0061]步骤5，测量各组所述待测岩样碎屑的重量；采用天平对各组碎屑分别进行称重，依次得到各组碎屑的重量Gi, i的取值为1-5的自然数；
[0062]步骤6，确定并测量各组所述待测岩样碎屑的平均直径；
[0063]对各组所述待测岩样碎屑测量得到每组岩样碎屑的平均直径，依次记为Rl、R2、R3、R4、R5 ；
[0064]步骤7，利用表面积法，求出所述待测岩样碎裂后的总新增表面积S ；
[0065]利用公式(2)计算出各组碎屑的折算直径R’ i ；
[0066]R’ i=G/ (GiZRi) ； (2)
[0067]其中，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量，Gi为步骤5中量取的第i组碎屑的重量，i的取值为1，2，3，4，5洱为步骤6中的第i组碎屑的平均直径；
[0068]利用公式(3)求出各组碎屑的新增表面积Si ；
[0069]Si=BOXGi/ (DXRj ^ ； (3)
[0070]其中，Gi为步骤4中量取的第i组碎屑的重量，R’ i是由公式(2)计算出的第i组碎屑的折算直径，i的取值为1、2、3、4、5 ；D为所述待测岩样的密度；
[0071]利用公式(4)计算出总新增表面积S ；
[0072]S= Σ Si ； (4)
[0073]其中，Si是由公式(3)计算出的第i组碎屑的新增表面积，i的取值为1、2、3、4、5 ；
[0074]步骤8，将实验结果进行输出，并根据所述实验结果分析所述待测岩样的脆裂性质。
[0075]基于参数获取过程主要表现为样品碎裂，故无论是重量法的C值，还是表面积法的总新增表面积S值，都是从一个侧面反映了样品在一定作用力下的破碎程度。C值和S值越大，则表示泥页岩岩样越容易破碎，脆裂性质越强；C值和S值越小，表示泥页岩岩样越难碎裂，脆裂性质越弱，从而为泥页岩脆裂性质描述提供新参数、新方法。
[0076]C和S值的大小主要受两方面因素的影响，
[0077]一方面是工作条件，包括落锤的质量、落锤的行程、冲击次数、样品盘的材质等；另一方面是岩样本身的特性，包括矿物组成、孔隙、微裂隙发育情况等。如果工作条件一定，那么C值和S值就在很大程度上，反映了泥页岩岩样脆裂性质的强弱，从而为泥页岩脆性评价提供了新的参数。
[0078]如图1、图2所示，泥页岩C值与孔隙度、比表面积大小呈正相关关系。从测定流程、方法、实验数据以及文献分析来看，这两个参数具有表征孔隙发育程度及其内部结构，尤其是微孔隙、微裂隙的潜在应用价值。
[0079]与现有技术比较，本发明的优势在于:
[0080]I)对待测岩样要求宽松，无论是规则柱状、不规则块状、乃至碎屑状岩样均能进行实验测试，适应性强；
[0081]2)操作简便，测试周期短，在样品处理环节，只需对样品进行烘干或晾干，而无须进行其它处理。
[0082]3)样品破碎、筛分、称重后，经过较简单的计算就可以直接得到反映岩样脆裂性质的参数，应用简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0083]图1为泥页岩孔隙度与C值的交汇图；
[0084]图2为泥页岩比表面积与C值的交汇图；
[0085]图3为本发明一种泥页岩脆裂性质的实验装置结构图；
[0086]图4为本发明一种泥页岩脆裂性质的实验装置的轴向剖面图；
[0087]附图编号说明:
[0088]1-底座；2_第一导向立柱；3_第二导向立柱；4_顶板；5_电机；6_滑轮；7_牵引绳；8_落锤；9_横导向杆；10_纵导向杆；11_样品盘；
[0089]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细地说明，本发明的保护范围不局限于下述的【具体实施方式】。
【具体实施方式】
[0090]如图3、图4所不,一种泥页岩脆裂性质的实验装置,包括底座1、第一导向立柱2、第二导向立柱3、顶板4、电机5、滑轮6、牵引绳7、落锤8、横导向杆9、纵导向杆10以及样品盘11。
[0091]底座I为2cm厚的钢板，底座I中心设有与样品盘11外径相匹配的凹槽，凹槽为一个深度为3_的圆形槽，样品盘11嵌入设置在凹槽中。样品盘11的材质为钢，其中心放置有泥页岩样品。
[0092]落锤8为一个带有平底的钢制圆柱体，其设置在样品盘11的正上方，落锤8的质量为5kg。
[0093]第一导向立柱2以及第二导向立柱3分别垂直设置在底座I上,第一导向立柱2以及第二导向立柱3的侧壁上沿轴向设置有滑槽，滑槽的高度为80cm，即落锤8的行程为80cmo
[0094]纵导向杆10垂直设置，其上、下两端分别与牵引绳7以及落锤8相连接，横导向杆9纵导向杆9。横向导杆9水平设置，其与纵向导杆10连接为一体，且横向导杆9两端活动设置在滑槽中。
[0095]顶板4紧压在第一导向立柱2以及第二导向立柱3上端面，电机5固定在顶板4的上表面，滑轮6固定在电机的传动轴6上，顶板4中心设有开孔，其孔径为5cm ;滑轮6上的牵引绳7穿过开孔并与纵向导杆10相连接。
[0096]利用本实验装置实现的一种泥页岩脆裂性质的实验方法，其步骤为，
[0097]步骤1，选取重量大于IOg的所述待测岩样，将所述待测岩样烘干或晾干，并冷却至室温，称取冷却后的待测岩样总重量G ;将所述待测岩样置于所述样品盘11的中心位置，并将所述样品盘11置于所述底座I中心的凹槽中；
[0098]步骤2，开启所述电机5，所述电机5带动所述滑轮6转动使所述牵引绳7卷起，进而带动所述落锤8上升至预计位置；关闭所述电机5，所述落锤8沿垂直方向自由下落并冲击所述样品盘11中的待测岩样；
[0099]重复所述步骤2的操作共三次，即完成对所述待测岩样的破碎；
[0100]步骤3，将所述待测岩样碎屑进行分组；
[0101]分组的过程是，依次利用孔径为0.45mm、1mm、2mm、3mm四种筛子，对所述样品
盘11中的待测岩样碎屑进行筛选，筛选出五组所述待测岩样碎屑，即第一组碎屑的直径(0.45mm、第二组碎屑的直径范围是0.45~1mm、第三组碎屑的直径范围是I~2mm、第四组碎屑的直径范围是2~3mm、第五组碎屑的直径≥3mm ；
[0102]步骤4，确定并测量各组所述待测岩样碎屑的平均直径及质量；对各组所述待测岩样碎屑测量得到每组岩样碎屑的平均直径，依次记为Rl、R2、R3、R4、R5。是实例中，Rl=0.225mm、R2=0.725mm、R3=l.5mm、R4=2.5mm、R5=3.5mm
[0103]分别对各组碎屑进行称重，依次得到各组碎屑的重量Gi, i的取值为1、2、3、4、5 ；
[0104]步骤5，计算出第一组碎屑的重量G1占所述待测岩样总重量G的百分比C，以及所述待测岩样碎裂后的总新增表面积S ；
[0105]计算过程为，
[0106]利用重量法计算第一组碎屑占所述待测岩样总重量的百分比C，计算公式为
[0107]C=G1ZG ； (I)
[0108]其中，G1为步骤4中量取的第一组碎屑的重量，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量；
[0109]利用表面积法，求出所述待测岩样碎裂后的总新增表面积S ；
[0110]I)利用公式(2)计算出各组碎屑的折算直径R’ i ；
[0111]R’ i=G/ (GiZiRi) ; (2)
[0112]其中，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量，Gi为步骤4中量取的第i组碎屑的重量，i的取值为1，2，3，4，5洱为步骤4中计算得出的第i组碎屑的平均直径；
[0113]2)利用公式(3)求出各组碎屑的新增表面积Si ；
[0114]Si=BOXGi/ (DXRj ) ； (3)
[0115]其中，Gi为步骤4中量取的第i组碎屑的重量，R’ i是由公式(2)计算出的第i组碎屑的折算直径，i的取值为1、2、3、4、5 ；D为所述待测岩样的密度；
[0116]3)利用公式(4)计算出总新增表面积S ；
[0117]S= Σ Si ； (4)[0118]其中，Si是由公式(3)计算出的第i组碎屑的新增表面积，i的取值为1、2、3、4、5 ；
[0119]步骤6，将实验结果进行输出，并根据所述实验结果分析所述待测岩样的脆裂性质。
[0120]上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述【具体实施方式】所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选地，而并不具有限制性的意义。
【权利要求】
1.一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于:所述装置包括落锤(8)，驱动模块，定位模块以及岩样采集模块； 所述待测岩样设置在所述岩样采集模块中，所述落锤(8)设置在所述岩样采集模块正上方； 所述定位模块与所述落锤(8)固定连接，用于控制所述落锤(8)的运动方向；所述定位模块包括导向柱或者导向索，所述导向柱或者导向索与所述落锤(8)连接； 所述驱动模块与所述定位模块连接，用于定量施加对所述落锤(8)的作用力；所述驱动模块包括驱动电机。
2.根据权利要求1所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述定位模块包括一对导向立柱(2, 3)、横向导杆(9)以及纵向导杆(10);所述一对导向立柱(2，3)垂直设置在所述岩样采集模块外； 在所述一对导向立柱(2，3)的杆体侧壁上分别对应开设有滑槽；所述横向导杆(9)滑动设置在所述滑槽内；所述纵向导杆(10) —端与所述落锤(8)固定，另一端与所述驱动单元连接，且所述纵向导杆(10 )杆身与所述横向导杆(9 )固定； 所述定位模块控制所述落锤(8)下落，击打所述待测岩样，所述驱动模块控制所述落锤(8)沿垂直方向升起。
3.根据权利要求1或2所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述岩样采集模块包括底座(1)以及样品盘(11);一对导向立柱(2，3)固定在所述底座(1)上；所述底座(1)上表面设置有凹槽，所述凹槽与所述样品盘(11)的外径相匹配，所述样品盘(11)嵌入设置在所述凹槽中，所述待测岩样设置在所述样品盘(11)中。
4.根据权利要求1或2所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述驱动模块包括驱动电机(5)，滑轮(6)和牵引绳(7);所述驱动电机(5)的传动轴与所述滑轮(6)连接，所述牵引绳(7)—端与滑轮(6)连接，另一端与定位模块的纵向导杆(10)连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述装置还包括顶板(4)，所述顶板(4)压盖在所述一对导向立柱(2，3)上，所述顶板(4)中心设有开孔；驱动电机(5)、滑轮(6)设置在所述顶板(4)上。
6.根据权利要求2所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述滑槽的高度范围为50~80cm。
7.根据权利要求3所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述底座(1)的厚度为I~3cm,所述凹槽的深度为2~4mm ;所述样品盘(11)的材质为钢或铁。
8.根据权利要求5所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述顶板(4)中心的开孔直径为4~6cm。
9.根据权利要求1所述的一种泥页岩脆裂性质的实验装置，其特征在于: 所述落锤(8)的形状为圆柱形，且所述落锤(8)的下表面为平面；所述落锤(8)的质量为2~5Kg,其材质为钢或铁。
10.利用权利要求1~9之一所述的实验装置实现的重量法分析泥页岩脆裂性质的方法，其特征在于:所述分析方法步骤为， 步骤1，选取重量大于IOg的所述待测岩样，将所述待测岩样烘干或晾干，并冷却至室温，称取冷却后的待测岩样总重量，设为G ;将所述待测岩样置于所述样品盘(11)的中心位置，并将所述样品盘(11)置于所述底座(1)中心的凹槽中； 步骤2，开启所述驱动电机(5 )，所述驱动电机(5 )带动所述滑轮(6 )转动使所述牵引绳(7)卷起，进而带动所述落锤(8)上升至预计位置；关闭所述驱动电机(5)，连接有所述横导向杆(9)和纵向导向杆(10)的所述落锤(8)沿滑槽以垂直方向下落并冲击所述样品盘(11)中的待测岩样； 步骤3，重复所述步骤2，重复次数2-6次，即完成对所述待测岩样的破碎； 步骤4，将所述待测岩样碎屑进行分组； 对所述样品盘(11)中的待测岩样碎屑进行筛选，筛选出五组所述待测岩样碎屑；第一组碎屑的直径≤0.45mm、第二组碎屑的直径范围是0.45~1mm、第三组碎屑的直径范围是I~2mm、第四组碎屑的直径范围是2~3mm、第五组碎屑的直径≥3mm ； 步骤5，称取碎屑直径最小的一组待测岩样的重量，即第一组碎屑的重量G1，并计算其占所述待测岩样总重量G的百分比C，计算过程为， C=G1/Gi; (I) 其中，G1为第一组碎屑的重量，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量； 步骤6，输出实验结果，分析待测岩样泥页岩脆裂性质。
11.利用权利要求1~9之一所述的实验装置实现的表面积法分析泥页岩脆裂性质的方法，其特征在于: 所述分析方法步骤为， 步骤1，选取重量大于IOg的所述待测岩样，将所述待测岩样烘干或晾干，并冷却至室温，称取冷却后的待测岩样总重量，设为G ;将所述待测岩样置于所述样品盘(11)的中心位置，并将所述样品盘(11)置于所述底座(1)中心的凹槽中； 步骤2，开启所述驱动电机(5 )，所述驱动电机(5 )带动所述滑轮(6 )转动使所述牵引绳(7)卷起，进而带动所述落锤(8)上升至预计位置；关闭所述驱动电机(5)，连接有所述横导向杆(9)和纵向导向杆(10)的所述落锤(8)沿滑槽以垂直方向下落并冲击所述样品盘(11)中的待测岩样； 步骤3，重复所述步骤2，重复次数2-6次，即完成对所述待测岩样的破碎； 步骤4，将所述待测岩样碎屑进行分组； 对所述样品盘(11)中的待测岩样碎屑进行筛选，筛选出五组所述待测岩样碎屑；第一组碎屑的直径< 0.45mm、第二组碎屑的直径范围是0.45~1mm、第三组碎屑的直径范围是I~2mm、第四组碎屑的直径范围是2~3mm、第五组碎屑的直径≥3mm ； 步骤5，测量各组所述待测岩样碎屑的重量；采用天平对各组碎屑分别进行称重，依次得到各组碎屑的重量Gi, i的取值为1-5的自然数； 步骤6，确定并测量各组所述待测岩样碎屑的平均直径； 对各组所述待测岩样碎屑测量得到每组岩样碎屑的平均直径，依次记为R1、R2、R3、R4、R5 ； 步骤7，利用表面积法，求出所述待测岩样碎裂后的总新增表面积S ；利用公式(2)计算出各组碎屑的折算直径R’ i ； R，J=G/ (GiAi) ； (2) 其中，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量，Gi为步骤5中量取的第i组碎屑的重量，i的取值为1，2，3，4，5况为步骤6中的第i组碎屑的平均直径； 利用公式(3)求出各组碎屑的新增表面积Si ； Si=BOXGi/ (DXRj i) ； (3) 其中，Gi为步骤4中量取的第i组碎屑的重量，R’ i是由公式(2)计算出的第i组碎屑的折算直径，i的取值为1、2、3、4、5 ；D为所述待测岩样的密度； 利用公式(4)计算出总新增表面积 S ； S= Σ Si ； (4) 其中，Si是由公式(3)计算出的第i组碎屑的新增表面积，i的取值为1、2、3、4、5 ； 步骤8，将实验结果进行输出，并根据所述实验结果分析所述待测岩样的脆裂性质。
12.利用权利要求11所述表面积法分析泥页岩脆裂性质的方法，其特征在于: 还包括步骤9，计算出第一组碎屑的重量G1占所述待测岩样总重量G的百分比C，计算过程为， C=G1Ai; (I) 其中，G1为步骤5中量取的第一组碎屑的重量，G为步骤I中量取的所述待测岩样的总重量; 步骤10，输出实 验结果，分析待测岩样泥页岩脆裂性质。
13.利用权利要求11所述表面积法分析泥页岩脆裂性质的方法，其特征在于: 在所述步骤3中，重复次数为3次；在所述步骤4的分组步骤中，依次利用孔径为0.45mm、1mm、2mm、3mm四种筛子对待测岩样进行分组。
【文档编号】G01N3/303GK103674739SQ201210359391
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2012年9月24日
【发明者】鲍云杰, 杨振恒, 杨琦, 饶丹, 付小东, 王杰, 申宝剑, 徐二社, 陈红宇 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院