利用纳米压痕实验研究层理性页岩岩石力学性质——以渝东南酉阳地区下志留统龙马溪组为例

论文摘要

采用点矩阵纳米压痕技术对渝东南酉阳地区下志留统龙马溪组页岩进行弹性模量、硬度、断裂韧性等力学参数测量,借助场发射扫描电镜和能量色散X射线荧光光谱对压痕形貌及压痕区域矿物组成进行定量分析,提出基于矿物强度分类的三组分页岩微观力学模型,采用Mori-Tanaka方法实现力学参数从纳米向厘米尺度升级,并利用页岩单轴压缩实验结果进行对比分析。实验结果表明,纳米尺度下的页岩弹性模量与硬度、弹性模量与断裂韧性之间具有良好的线性关系,垂直层理方向的页岩弹性模量、硬度、断裂韧性等略小于平行层理方向;力学参数具有Weibull分布特点,硬度结果离散性最强,分析主要为页岩本身非均质性和压痕投影不确定性所导致。对比纳米压痕均值统计、尺度升级模型与宏观单轴压缩实验结果发现,纳米尺度下力学参数结果要高于尺度升级模型和单轴力学实验参数结果,证实不同尺度下的力学参数存在差异性,岩心尺寸越大,包含颗粒间孔隙和内部缺陷越多,则会导致岩石力学参数值减小。

论文目录

• 0 引言
• 1 纳米压痕原理与实验
•   1.1 纳米压痕基本原理
•   1.2 纳米压痕实验设备与材料
•   1.3 纳米压痕实验步骤
• 2 纳米压痕实验结果
•   2.1 页岩矿物组成和微观结构
•   2.2 载荷-位移曲线
•   2.3 纳米尺度下力学参数测试结果
• 3 讨论与分析
•   3.1 纳米尺度下岩石力学性质之间的关联性
•   3.2 纳米尺度下岩石力学性质分布
•   3.3 基于Mori-Tanaka模型的纳米压痕实验结果尺度升级方法
• 4 结论
• 符号注释:

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 时贤,蒋恕,卢双舫,何治亮,李东杰,汪志璇,肖佃师

关键词: 纳米压痕,岩石力学,龙马溪组页岩,分布,模型

来源: 石油勘探与开发 2019年01期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 石油天然气工业

单位: 中国石油大学(华东)石油工程学院,Energy & Geoscience Institute,University of Utah,中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室

基金: 国家自然科学基金(51704324,41728004,U1762213),山东省自然科学基金(ZR2016EL07),中央高校基本科研业务费专项资金(17CX02040A),国家重大专项(2016ZX05061),页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室开放基金(GSYKY-B09-33)

分类号: TE311

页码: 155-164

总页数: 10

文件大小: 1681K

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