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SYT 7491.1-2020 油气藏岩石力学性质测试技术规范 第1部分：砾岩.pdf3.7 抗拉强度tensilestrength 岩石在单向拉伸过程中发生拉张破坏时能够承受的最大拉应力。 3.8 压入模量indentationmodulus 压头压入实验样品时压应力与压人位移的比值。 3.9 压入硬度indentationhardness 压头压入实验样品时岩石发生破碎或表面破碎对应的压应力
3.7 抗拉强度tensilestrength 岩石在单向拉伸过程中发生拉张破坏时能够承受的最大拉应力。 3.8 压入模量indentationmodulus 压头压入实验样品时压应力与压人位移的比值。 3.9 压入硬度indentationhardness 压头压入实验样品时岩石发生破碎或表面破碎对应的压应力
岩石力学实验机，伺服控制实现岩石力学参数测定的装置，性能要求如下： a）轴向最大载荷、轴向位移量程满足砾岩力学参数测定。 b）轴向应力测量精度：±0.1MPa。 c）轴向位移测量精度：±0.1mm。 d）径向位移测量精度：±0.1mm。 e）围压测量传感器精度：0.25%FS
实验应选取砾石分布均匀且最大砾径不大于80mm的砾岩作为实验样品。综合钻并取心方向和 参数应用需要，确定制样方向
砾岩样品的描述按GB/T29172执行GBT51262-2017 建设工程造价鉴定规范.pdf，同时还应对样品如下特征进行描述：砾石岩性、砾径、石 磨圆度、胶结物、裂缝等
为避免制样过程中砾石脱落、样品破裂， 推荐采用线切割方式进行砾岩样品的制
样品宜制备成圆柱体，柱体两端面应平行且垂直轴线。实验对圆柱体样品的长度与直径之比要求 口下： a）单轴压缩实验样品与三轴压缩样品的长度与直径之比宜为2.0～2.5。 b）抗拉强度实验样品的长度与直径之比宜为0.5～1.0。 c）压入硬度实验样品的长度与直径之比宜为0.5～1.0，且待测砾石或胶结物的尺寸应大于压头 直径的3倍。
样品宜制备成圆柱体，柱体两端面应平行且垂直轴线。实验对圆柱体样品的长度与直径之比要 下： a）单轴压缩实验样品与三轴压缩样品的长度与直径之比宜为2.0～2.5。 b）抗拉强度实验样品的长度与直径之比宜为0.5～1.0。 c）压入硬度实验样品的长度与直径之比宜为0.5～1.0，且待测砾石或胶结物的尺寸应大于压 直径的3倍。
圆柱体可根据砾岩样品的砾径制备成如下规格： a）砾径为2mm～8mm的砾岩，样品直径不宜小于Φ25mm±2mm。 b）砾径为8mm~32mm的砾岩，样品直径不宜小于Φ50mm±2mm。 c）砾径大于32mm的砾岩，样品直径不宜小于Φ75mm±2mm。 对于同种砾岩，考虑到砾岩力学性质的尺寸效应，宜选用两种规格及以上的样品进行力学参数测定。
6.3.1单轴抗压强度计算
6.3.2弹性模量计算
岩石的弹性模量按公式（2）计算。
一岩石的弹性模量，单位为兆帕（MPa） 弹性阶段两点轴向应力差值，单位为兆帕（MPa）； Ac弹性阶段两点轴向应力对应的轴向应变差值，无量纲。
Ac和△c的计算宜采用公式（3）和公式（4)，计算如图1所示。
峰值应力的60%对应的轴向应力，单位为兆帕（MPa）； 0o0.4 峰值应力的40%对应的轴向应力，单位为兆帕（MPa）； 6a0.6 应力60.6对应的轴向应变，无量纲 应力00.4对应的轴向应变，无量纲
岩石的泊松比按公式（5）计算。
式中： 一一岩石的泊松比，无量纲； A 弹性阶段两点轴向应力对应的径向应变差值，无量纲 6ro.6 轴向应力为0.6对应的径向应变，无量纲； 6ro.4 轴向应力为00.4对应的径向应变，无量纲。
V= A Ae Ac,=&r06
石弹性模量和泊松比计算
在恒定围压的条件下，对实验样品进行连续加载直至样品完全破坏，由样品破坏时的应力大小
定实验围压下样品的三轴抗压强度；依据摩尔一库伦强度理论，由不同围压下的最大主应力，可分 寻到样品的内聚力和内摩擦角
三轴压缩实验步骤如下： a）实验前测量样品的长度和直径，并拍照记录实验前样品的初始状态。 b）将样品两端面与承压压头端面均匀对接，对样品与承压压头进行密封；密封后的实验样品置 于实验机承压板中心。 c）安装轴向应变传感器和径向应变传感器。 d）施加围压：待测样品装在压力室后，以不大于0.05MPa/s的加载速率同步施加围压和轴向应 力至围压设计值，在实验过程中应保持围压稳定，变化范围不应超过设计围压的2%。 e）在加载初期采用应力控制，加载速率宜小于0.5MPa/s；待样品进人屈服阶段，切换为位移控 制，加载速率应小于0.2mm/min，对样品连续施加载荷直至完全破坏。 f）实时同步采集和记录轴向应力、位移、轴向应变和径向应变等数据 g）卸除载荷，取出样品，拍照记录实验后样品的破坏形态。
7.3.1三轴抗压强度计算
7.3.2内摩擦角与内聚力计算
7.3.2.1强度包络线法
基于摩尔一库伦强度理论，建立以剪应力为纵坐标、 以有效正应力の为横坐标，且纵 比例相同的直角坐标系，根据各样品的实验围压の3及围压条件下样品的实验最大主应力 应绘制两个及以上不 不同围压下的应力 2 2 对摩尔圆作公切线，即强度包络线（如图2所示）。图2中强度包络线的外公切线与横轴的 岩石的内摩擦角，公切线在纵轴上的截距即为岩石的内聚力C
图2摩尔圆与强度包络线法计算内摩擦角和内聚力示意图
7.3.2.2线性回归法
根据不同围压条件下实验样品的最大主应力测定结果，拟合最大主应力与围压之间的线性关 口图3所示），线性关系式见公式（7）。内摩擦角和内聚力按公式（8）和公式（9）计算。
图3最大主应力与围压之间的拟合曲线示意图
O,=mo, +n (7) β=arctan （2/m （8) C: n 2/m 9
岩石抗拉强度采用巴西劈裂实验测定，对实验样品施加径向线性压缩载荷至破裂，测定实验样品 破坏时最大拉应力。实验原理如图4所示。
抗拉强度实验步骤如下：
图4巴西劈裂实验测定抗拉强度示意图
a）测量样品的长度和直径，并拍照记录实验前样品的初始状态。 b）通过样品直径的两端，沿轴线方向划两条相互平行的加载基线。 ）将样品置于实验机承压板中心，使承压压头与加载基线对齐接触。 1）采用应力控制，加载速率选择宜小于0.5MPa/s，对样品连续施加载荷直至破坏。 e）实时同步采集和记录载荷、位移等数据。 f）卸除载荷，取出样品，拍照记录实验后样品的破坏形态
根据砾径选择合适的刚性压头，通过刚性压头向实验样品表面施加载荷，测定岩 面破碎对应载荷和位移。绘制压入载荷与压入位移的关系曲线，如图5所示。
根据砾径选择合适的刚性压头，通过刚性压头向实验样品表面施加载荷，测定岩石发生破碎或 面破碎对应载荷和位移。绘制压入载荷与压人位移的关系曲线，如图5所示。
压人硬度实验步骤如下 a）制取样品并测量样品几何尺寸后，标记压入硬度测试位置，宜选择在端面上均匀分布的砾 或胶结物做为测试位置，如图6所示。 b）将样品置于实验机承压板中心，控制轴向压头移动，使刚性压头接触样品的测试点位置。 c）采用应力控制，加载速率宜小于0.5MPa/s，对样品连续施加载荷直至载荷位移曲线出现应 跌落或者刚性压头压人深度大于0.1mm
d）实时同步采集和记录载荷、位移等数据。 e）卸除载荷，取出样品，拍照记录实验后样品的破坏形态。 f）对于同种砾岩，砾石测定点不宜少于3个，胶结物测定点不宜少于3个。
压入硬度按公式（11）计算。
图5压入硬度实验载荷与位移曲线示意图
一砾右的测试点；4，5，6一一胶结物的测试点 图6压入硬度实验测试点确定示意图
式中： H一岩石的压入硬度，单位为兆帕（MPa）；
9.3.2压入模量计算
模量按公式（12）计算。
En=SxAd △P
测定报告封面与首页内容及格式参见附录A。
11.2.1单轴压缩实验报告的正文
单轴压缩实验报告的正文应提供以下内容：样品基础信息、实验前后样品描述、实验前后样品
片、加载速率、应力一应变曲线及单轴抗压强度测定结果，格式参见附录B
2.2三轴压缩实验报告
三轴压缩实验报告的正文应提供以下内容：样品基础信息、实验前后样品描述、实验前后样品照 片、加载速率、测试围压、应力一应变曲线、三轴抗压强度测定结果及内聚力、内摩擦角分析结果， 格式参见附录B。
11.2.3岩石抗拉强度实验报告的正文
抗拉强度实验报告的正文应提供以下内容：样品基础信息、实验前后样品描述、实验前后样品！ 加载速率、载荷一位移曲线及抗拉强度测定结果，格式参见附录B。
11.2.4岩石压入硬度实验报告的正文
岩石压人硬度实验报告的正文应提供以下内容 样品基础信息、实验前后样品描述、实验前后样 品照片、加载速率、压头几何尺寸、载荷一位移曲线及压入硬度测定结果，格式参见附录B。
本标准所涉及的实验技术安全要求如下： a）实验人员、实验室环境应符合实验室HSE管理规定，实验过程安全按SY/T6014执行。 b）实验人员对工作及实验过程中潜在的风险受过培训，持证上岗，严格遵守各项操作规程和安 全规定。 c）本标准涉及的高温高压测试，相关实验设备、辅助设备、实验方法均应遵从国家关于高温高 压的相关法律法规
附录A （资料性附录） 岩石力学参数测定报告封面与首页格式
图A.1报告封面格式
A.2岩石力学参数测定报告首页格式
图A.2测定报告首页格式
B.1单轴压缩实验报告
附录B （资料性附录） 岩石力学参数测定报告图表格式
SY/T7491.120205o轴向应变应径向应变20一·体积应变10k0.50.4010.30.20.100.1 0.2 0.30.4应变Q／CSG 1107001-2018 南方电网35kV～500kV变电站装备技术导则（变电一次分册），%图B.1岩石单轴压缩实验应力一应变曲线测定人：审核人：B.2三轴压缩实验报告格式岩石三轴压缩实验报告格式图表见表B.2，岩石三轴压缩实验应力一应变曲线如图B.2所示。表B.2岩石三轴压缩实验结果表样品编号取样井号取样地层取样深度样品长度样品直径mmmmm样品描述实验后样品描述加载速率实验围压mm/sMPa三轴抗压强度弹性模量MPaMPa泊松比三轴抗压强度测定实验前照片实验后照片测定日期年月目14
SY/T 7491.1—2020706050EdW“40剪30201o0U102030405060708090100110120130140有效正应力，MPa图B.3样品的应力摩尔圆测定人：审核人：B.4岩石抗拉强度实验报告格式岩石抗拉强度实验报告图表格式见表B.4和图B.4。表B.4米岩石抗拉强度实验结果表样品编号取样井号取样地层取样深度样品长度样品直径mmmmm样品描述实验后样品描述加载速率极限载荷MPa/skN抗拉强度MPa抗拉强度测定实验前照片实验后照片测定日期年月日16
表B.5岩石压入硬度测定结果表
DBJ43／T 338-2019 玻纤增强无机材料复合保温墙板应用技术规程表B.5岩石压入硬度测定结果表
图B.5测试点载荷一位移曲线
中华人民共和国 石油天然气行业标准 油气藏岩石力学性质测试技术规范 第1部分：砾岩 SY/T7491.1—2020 石油工业出版社出版 （北京安定门外安华里二区一号楼） 北京中石油彩色印刷有限责任公司排版印刷 新华书店北京发行所发行 880×1230毫米16开本1.75印张45千字印1—400 2021年1月北京第1版2021年1月北京第1次印刷 书号：155021·8220定价：35.00元 版权专有不得翻印