针对岩石的有效应力系数确定方法、装置、介质及设备

技术特征：
1.一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于，所述有效应力系数确定方法包括：在同一岩石上取物理参数近似的多个岩样作为实验组；从实验组中选取若干岩样在无孔隙压力状态下分别置于不同围压条件下测定岩样的抗压强度；建立围压-抗压强度直角坐标系，在直角坐标系下将在无孔隙压力状态下测定的数据拟合为一条直线，并根据莫尔-库仑强度准则计算出岩样的粘聚力和内摩擦角；从实验组中再次选取若干岩样在有孔隙压力状态下分别置于不同围压条件下测定岩样的抗压强度；将计算得到的岩样粘聚力、内摩擦角以及在有孔隙压力状态下测定的数据通过莫尔-库仑强度准则计算得到岩样有效应力系数，并取多个岩样有效应力系数的算数平均值确定岩石有效应力系数，其中，岩样有效应力系数的表达式为：岩石有效应力系数，其中，岩样有效应力系数的表达式为：式中：α为岩样有效应力系数，σ
3p
为有孔隙压力状态下测定的围压，σ
1p
为有孔隙压力状态下测定的抗压强度，p
p
为孔隙压力，c为岩样粘聚力、φ为内摩擦角。2.根据权利要求1所述的一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于，还包括岩样的取样方法：在同一岩石上沿同一方向钻取至少十块圆柱形的标准岩心样，并分别测定每块岩样包含密度、声波速度、孔隙度、渗透率的物理参数，从中选取至少六块各项物理参数近似的岩样作为实验组。3.根据权利要求2所述的一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于，还包括岩样实验前的饱和处理方法：将选取作为实验组的各岩样在真空状态下加入同种流体并浸泡至岩样充分吸收流体达到饱和状态，其中，流体为具有粘度的白油、nacl水溶液或kcl水溶液。4.根据权利要求3所述的一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于，还包括岩样在无孔隙压力状态下测定抗压强度的实验方法：1)、采用岩石力学试验机，将岩样用热缩套封装后放入岩石力学试验机中压紧，逐步升高围压至设定值，并同步提高轴向载荷使轴向应力与围压等比例加载；2)、在围压升高到设定值后，缓慢提高轴向载荷，使岩样受到的轴向应力逐渐增加并直至岩样发生破坏，记录此时岩样受到的最大轴向应力即为岩样的抗压强度；3)、释放围压，将岩样从岩石力学试验机取出后观察其破坏形态，确保岩样发生剪切破坏，若岩样未发生剪切破坏，则另取物理参数近似的岩样经饱和处理后重复步骤1)-2)，直至岩样发生剪切破坏。5.根据权利要求4所述的一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于，还包括岩样在有孔隙压力状态下测定抗压强度的实验方法：1)、采用岩石力学试验机，将岩样用热缩套封装后放入岩石力学试验机中压紧，逐步升
高围压至设定值，并同步提高轴向载荷使轴向应力与围压等比例加载；2)、在围压升高到设定值后，通过孔隙压力泵输送孔隙流体给岩样施加设定的孔隙压力，并保持围压和孔隙压力不变，此时缓慢提高轴向载荷，使岩样受到的轴向应力逐渐增加并直至岩样发生破坏，记录此时岩样受到的最大轴向应力即为岩样的抗压强度；3)、释放围压，将岩样从岩石力学试验机取出后观察其破坏形态，确保岩样发生剪切破坏，若岩样未发生剪切破坏，则另取物理参数近似的岩样经饱和处理后重复步骤1)-2)，直至岩样发生剪切破坏。6.根据权利要求5所述的一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于：孔隙压力泵给岩样施加孔隙压力的孔隙流体与该岩样经饱和处理的浸泡流体为同种流体。7.根据权利要求6所述的一种针对岩石的有效应力系数确定方法，其特征在于，所述岩石有效应力系数的表达式为：其中，为岩石有效应力系数，n为常数。8.一种分析装置，其特征在于，所述分析装置包括：第一处理单元，用于在同一岩石上获取物理参数近似的多个岩样作为实验组；第二处理单元，用于从实验组中选取若干岩样在无孔隙压力状态下分别置于不同围压条件下测定岩样的抗压强度，并确定岩样的围压σ3和抗压强度σ1；第三处理单元，用于建立围压-抗压强度直角坐标系，并将在无孔隙压力状态下确定的数据在直角坐标系中拟合为一条直线，基于莫尔-库仑强度准则，通过计算确定岩样的粘聚力c和内摩擦角φ；第四处理单元，用于从实验组中再次选取若干岩样在有孔隙压力状态下分别置于不同围压条件下测定岩样的抗压强度，并确定岩样的围压σ
3p
和抗压强度σ
1p
；第五处理单元，用于将计算得到的岩样粘聚力c、内摩擦角φ以及在有孔隙压力状态下确定的数据通过莫尔-库仑强度准则计算得到在有孔隙压力状态下测定的岩样有效应力系数α，取多个岩样有效应力系数α的算数平均值计算得到岩石的有效应力系数。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述的针对岩石的有效应力系数确定方法的步骤。10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-7任意一项所述的针对岩石的有效应力系数确定方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种针对岩石的有效应力系数确定方法、装置、介质及设备，有效应力系数确定方法包括在同一岩石上取物理参数近似的多个岩样并进行饱和处理，再从中选取若干饱和处理的岩样在无孔隙压力状态下分别置于不同围压条件下测定岩样的抗压强度，根据莫尔-库仑强度准则计算岩样的粘聚力和内摩擦角，另取若干饱和处理的岩样在有孔隙压力状态下分别置于不同围压条件下测定岩样的抗压强度，结合莫尔-库仑强度准则反推计算有效应力系数，并对多个计算出的有效应力系数进行算术平均取值并确定岩石的有效应力系数。本发明方法测试设备简单，原理清晰、方法简洁、测量结果准确，适用于测定砂岩、煤岩等渗透性较好的岩石的有效应力系数。应力系数。应力系数。


技术研发人员：谭强 邓金根 刘伟 李博佳 吴俊涛 韩贝宇 李华洋 李珂 严科 邢潮伟
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/2/3