非规则岩样的硬度及塑性系数测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程技术领域，具体而言，涉及一种非规则岩样的硬度及塑性系数测 量方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在石油地质行业中，特别是针对岩石力学性质的分析工作中，常常需要了解岩石 的硬度、塑性系数、屈服极限等硬度及塑性系数。
[0003] 相关技术中一般采用岩石硬度测量仪来获取这些硬度及塑性系数。岩石硬度测量 仪主要由压力传感器、位移计、压膜、岩样、活塞上面板、活塞、手摇栗和硬度计试验架等构 成，在常规岩石硬度测试中，利用手摇栗加压，压力传递给压膜，岩样与压头和位移传感器 接触之后，用手摇栗慢速均匀加载，压头吃入岩样直至破碎，函数记录仪记录整个过程的载 荷与位移值，通过载荷与位移的关系曲线计算出岩样的硬度、塑性系数和屈服极限等参数。
[0004] 在上述的岩石硬度测试过程中，要保证岩样两端面是完全平行的，如果实验装置 长时间使用后，不能保证活塞上面板与水平面平行，则岩样会与压头不呈垂直关系，因此会 引起较大的实验误差。另外，在接触硬度较低的非规则岩样时，机械式位移计触头会吃入岩 样表平面，致使位移计量不准确。最后，位移计和压头分属两个触头，实验时需要用液压栗 升高岩样，目测岩样表平面刚好与压头接触时，位移计开始记录数据，人为因素会影响曲线 的起点，会影响计算岩石硬度和塑性系数等硬度及塑性系数的准确度。
[0005] 针对相关技术中对于非规则岩样的硬度及塑性系数测量不准确的问题，目前尚未 提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于提供一种非规则岩样的硬度及塑性系数测量方法及装置， 以解决相关技术中对于非规则岩样的硬度及塑性系数测量不准确的问题。
[0007] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种非规则岩样的硬度及塑 性系数测量方法。该方法包括：调整非规则岩样多个表平面中的第一表平面与水平面的角 度小于预设角度；控制液压机的压头向下运动，其中，第一表平面位于压头的正下方；通过 传感器采集运动数据，其中，在压头向下运动触碰第一表平面到压头破碎非规则岩样的过 程中，传感器采集到的压头的位移数据和压力数据为运动数据；以及根据运动数据计算出 非规则岩样的硬度及塑性系数。
[0008] 进一步地，调整非规则岩样多个表平面中的第一表平面与水平面的角度小于预设 角度包括：在多个表平面中确定第一表平面，其中，多个表平面包括第一表平面和第二表平 面，第一表平面与水平面的角度小于第二表平面与水平面的角度；将非规则岩样固定在空 心容器内并且第一表平面位于压头的正下方，其中，空心容器中空心部分的体积大于非规 则岩样的体积，通过空心容器内的紧锁螺钉固定非规则岩样；将空心容器放置在容器座内； 以及调节放置在容器座内空心容器的方向，使得第一表平面与水平面的角度小于预设角 度。
[0009] 进一步地，根据运动数据计算出非规则岩样的硬度及塑性系数包括：在液压机的 压头向下运动过程中，检测压头是否接触第一表平面；当检测出压头接触到第一表平面时， 获取运动数据；以及对运动数据执行计算，得到非规则岩样的硬度及塑性系数。
[0010] 进一步地，通过传感器采集运动数据包括通过传感器多次采集运动数据，根据运 动数据计算出非规则岩样的硬度及塑性系数包括：在通过传感器多次采集运动数据之后， 分别根据传感器多次采集到的运动数据，计算得到非规则岩样的多个硬度及塑性系数；以 及计算多个硬度及塑性系数的平均值。
[0011] 进一步地，非规则岩样的硬度及塑性系数为非规则岩样的硬度和/或非规则岩样 的塑性系数。
[0012] 进一步地，传感器包括位移传感器和压力传感器。
[0013] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种非规则岩样的硬度及塑 性系数测量装置。该装置包括：调整单元，用于调整非规则岩样多个表平面中的第一表平面 与水平面的角度小于预设角度；控制单元，用于控制液压机的压头向下运动，其中，第一表 平面位于压头的正下方；采集单元，用于传感器采集运动数据，其中，在压头向下运动触碰 第一表平面到压头破碎非规则岩样的过程中，传感器采集到的压头的位移数据和压力数据 为运动数据；以及计算单元，用于根据运动数据计算出非规则岩样的硬度及塑性系数。
[0014] 进一步地，调整单元包括：确定模块，用于在多个表平面中确定第一表平面，其中， 多个表平面包括第一表平面和第二表平面，第一表平面与水平面的角度小于第二表平面与 水平面的角度；固定模块，用于将非规则岩样固定在空心容器内并且第一表平面位于压头 的正下方，其中，空心容器中空心部分的体积大于非规则岩样的体积，通过空心容器内的紧 锁螺钉固定非规则岩样；放置模块，用于将空心容器放置在容器座内；以及调节模块，用于 调节放置在容器座内空心容器的方向，使得第一表平面与水平面的角度小于预设角度。
[0015] 进一步地，计算单元包括：检测模块，用于在液压机的压头向下运动过程中，检测 压头是否接触第一表平面；获取模块，用于当检测出压头接触到第一表平面时，获取运动数 据；以及第一计算模块，用于对运动数据执行计算，得到非规则岩样的硬度及塑性系数。
[0016] 进一步地，通过传感器采集运动数据包括通过传感器多次采集运动数据，计算单 元包括：第二计算模块，用于在通过传感器多次采集运动数据之后，分别根据传感器多次采 集到的运动数据，计算得到非规则岩样的多个硬度及塑性系数；以及第三计算模块，用于计 算多个硬度及塑性系数的平均值。
[0017] 通过本发明，采用以下步骤：调整非规则岩样多个表平面中的第一表平面与水平 面的角度小于预设角度；控制液压机的压头向下运动，其中，第一表平面位于压头的正下 方；通过传感器采集运动数据，其中，当压头向下运动触碰到第一表平面时，传感器开始工 作，传感器采集到的压头的位移数据和压力数据为运动数据；以及根据运动数据计算出非 规则岩样的硬度及塑性系数，由于通过调整非规则岩样多个表平面中的第一表平面与水平 面的角度小于预设角度，避免了非规则岩样与压头不呈垂直关系，解决了相关技术中对于 非规则岩样的硬度及塑性系数测量不准确的问题，进而达到了提升非规则岩样的硬度及塑 性系数的测量精度的效果。
【附图说明】
[0018] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1是根据本发明实施例的非规则岩样的硬度及塑性系数测量方法的流程图；
[0020] 图2是根据本发明实施例的非规则岩样的硬度及塑性系数测量方法中非规则岩 样硬度及塑性系数测量仪的示意图；
[0021] 图3是根据本发明实施例的非规则岩样的硬度及塑性系数测量方法中深度-载荷 关系曲线；以及
[0022] 图4是根据本发明实施例的非规则岩样的硬度及塑性系数测量装置的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可