一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置及其實驗分析方法
【專利摘要】本發明為一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置及其實驗分析方法，本裝置包括一對導向立柱、橫向導桿、縱向導桿、落錘；一對導向立柱側壁上分別沿垂直方向設有滑槽，縱向導桿兩端分別與驅動模塊和落錘相連接，橫向導桿與縱向導桿連接為一體，且橫向導桿兩端活動設置在滑槽中；本實驗方法是，落錘下落將待測巖樣擊碎，用不同規格的篩子將碎屑依次篩成若干組，再以重量法求出規格最小的一組所占重量百分比，以表面積法求出樣品碎裂后的總新增表面積，從而分析出待測巖樣的脆裂性質；與現有技術相比，本發明對待測巖樣外形要求寬松、操作簡便、精確度高、人為因素影響小，為泥頁巖評價研究提供了新思路。
【專利說明】一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置及其實驗分析方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及巖石力學參數的測量領域，尤其涉及一種泥頁巖脆裂性質實驗裝置及其實驗方法。
【背景技術】
[0002]泥頁巖的脆裂是鉆井和實驗室測試工作中的常見現象，脆裂性質是指材料在外力作用下，如拉伸、沖擊等，僅產生很小的變形即斷裂破壞的性質。
[0003]在鉆井取心過程中，泥頁巖巖心出筒時經常發生破裂，在實驗室鉆取測試用巖心柱時，經常發生開裂現象，這些都是泥頁巖脆裂性質的具體表現。
[0004]近年來，油氣地質領域對泥頁巖的脆裂性質越來越重視，獲得的研究成果也越來越多，一方面通過巖心等塊狀樣品進行單軸、三軸以至圍壓條件下的單軸、三軸實驗研究巖石的力學性質；另一方面，通過巖屑進行泊松比、硬度等參數實驗測試，對地層進行巖石力學性質分析和評價。應用這些巖石力學研究成果，為鉆井、壓裂和蓋層評價提供依據。
[0005]現有的巖石力學研究成果如下:
[0006]1、利用巖心獲得力學參數
[0007]通常情況下，在泊松比、彈性模量等參數測定時，需要取得外形規則圓柱狀的樣品，有的尚需要對樣品進行飽和鹽水等預處理；由于泥巖、頁巖和泥頁巖受成分、結構的影響，在進行外形加工過程中非常容易破裂，對樣品的要求較高，因此導致很多的泥頁巖樣品因無法取得巖心柱而不能做泊松比和彈性模量測試，不能滿足研究工作的需要；且對巖樣進行飽和鹽水等前期處理時，花費時間較多，工作效率較低。
[0008]2、利用巖屑分析測試獲得巖石力學參數
[0009]I)巖屑聲波法
[0010]通過巖屑的聲波特性測定，建立巖石力學參數與聲波特性的關系式，計算巖屑的力學參數。
[0011]此方法須選出3?5塊有代表性的巖屑，磨出兩個平行的端面，且要保證兩個端面的平行度和平面度，操作難度較大。同時，巖屑聲波法由于巖石的各向異性和不均異性，很難建立可靠的關系式，往往建立的關系式誤差很大。
[0012]2)巖屑壓實測定地層泊松比方法
[0013]該方法須對巖屑進行壓實并恢復到地層條件下，操作復雜，只能用于確定地層的泊松比，而不能用于快速描述待測巖樣的脆裂性質。
[0014]3)巖屑壓入法獲得巖石力學參數
[0015]通過巖屑壓入硬度實驗，獲得巖屑的硬度和塑性參數。
[0016]其做法是:選擇合適的巖屑表面，在一個恒定載荷作用下，用一定直徑的平底圓柱體壓頭壓入巖屑表面，并在恒定增加的載荷下達到所確定的最大載荷和壓入深度，同時用數據采集和處理裝置獲得加載-位移曲線，最后獲得巖屑的硬度和塑性系數。
[0017]這種方法最終獲得巖屑的硬度和塑性系數，由于硬度和塑性系數與脆裂性質關系復雜，因此該方法不能用于描述泥頁巖的脆裂性質。
[0018]3、用落錘法測定堅固性系數
[0019]堅固性系數是用于煤樣的表示樣品抵抗外力能力的堅固性指標，也稱普氏堅固性系數或普氏系數，是一項重要參數，且有測定標準，。
[0020]落錘法的實驗裝置主要包括搗碎筒、計量筒等部分組成。其中，搗碎筒由重錘、筒體、筒底三部分組成；計量筒由活塞尺和量筒組成；采用落錘法帶來的缺陷是:
[0021]I)重錘通過繩索由人工操控，由于操控者的操作習慣和方式不同，可能會對樣品破碎帶來一定的影響，進一步影響數據的準確性；
[0022]2)重錘下落過程中，可能會與筒體內壁產生摩擦，從而使重錘呈非自由落體狀下落，導致獲得的數據出現偏差；
[0023]3)樣品破碎后處在筒體的底部，需要通過人工搬起筒體將破碎后的樣品倒入專門的樣品收集部件，而筒體長近70cm，稍有操作不慎就會導致部分呈碎末狀的樣品殘留在筒體中，而影響數據的準確性；
[0024]4)將收集到的粒徑小于0.5mm的樣品在量筒中壓實并計量高度，由于計量是由人工操作完成的，不同操作者獲得的數據可能會存在人為誤差，最終影響分析的準確度。
[0025]落錘法對于描述泥頁巖的脆裂性質來講，存在以下問題:
[0026]I)落錘法是應用于煤樣物理性質檢測中的實驗方法，尚未有研究人員將其應用到泥頁巖脆裂性質的檢測實驗當中；
[0027]2)采用落錘法破碎樣品后，只收集直徑小于0.5mm的樣品且以樣品在計量筒中的高度來進行分析，勢必造成樣品破裂性質信息損失、不完整。
[0028]上述各種實驗研究方法和成果能在一定程度上反映巖石的脆裂性質，但由于這些方法在樣品要求、操作條件、應用目的及其適用范圍等方面差異較大，加之巖石的脆裂性質定義和度量還沒有統一的說法。所以，通過不同的實驗裝置和方法獲得反映巖石脆裂性質的參數，具有理論和實踐意義。
【發明內容】
[0029]本發明針對泥頁巖的脆裂特性，提供了一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，并建立實驗方法，為探討泥頁巖的脆裂性質及其與其它物理性質的關系提供了一種新手段和新方法。
[0030]本發明提供的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置如下:
[0031]一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，所述裝置包括落錘8，驅動模塊，定位模塊以及巖樣采集模塊；所述待測巖樣設置在所述巖樣采集模塊中，所述落錘8設置在所述巖樣采集模塊正上方；
[0032]所述定位模塊與所述落錘8固定連接，用于控制所述落錘8的運動方向；所述定位模塊包括導向柱或者導向索，所述導向柱或者導向索與所述落錘8連接；
[0033]所述驅動模塊與所述定位模塊連接，用于定量施加對所述落錘8的作用力；所述驅動模塊包括驅動電機。
[0034]所述定位模塊包括一對導向立柱2,3、橫向導桿9以及縱向導桿10 ;所述一對導向立柱2，3垂直設置在所述巖樣采集模塊外；[0035]在所述一對導向立柱2，3的桿體側壁上分別對應開設有滑槽，所述滑槽的高度范圍為50~80cm。所述橫向導桿9滑動設置在所述滑槽內；所述縱向導桿10 —端與所述落錘8固定，另一端與所述驅動單元連接，且所述縱向導桿10桿身與所述橫向導桿9固定；
[0036]所述定位模塊控制所述落錘8下落，擊打所述待測巖樣，所述驅動模塊控制所述落錘8沿垂直方向升起。
[0037]所述巖樣米集模塊包括底座I以及樣品盤11 ;一對導向立柱2, 3固定在所述底座I上；所述底座I上表面設置有凹槽，所述凹槽與所述樣品盤11的外徑相匹配，所述樣品盤11嵌入設置在所述凹槽中，所述待測巖樣設置在所述樣品盤11中。所述底座I的厚度為I~3cm，所述凹槽的深度為2~4mm ;所述樣品盤11的材質為鋼或鐵
[0038]所述驅動模塊包括驅動電機5，滑輪6和牽引繩7 ;所述驅動電機5的傳動軸與所述滑輪6連接，所述牽引繩7 —端與滑輪6連接，另一端與定位模塊的縱向導桿10連接。
[0039]所述裝置還包括頂板4，所述頂板4中心的開孔直徑為4~6cm。
[0040]所述頂板4壓蓋在所述一對導向立柱2, 3上,所述頂板4中心設有開孔；驅動電機
5、滑輪6設置在所述頂板4上。
[0041]所述落錘8的形狀為圓柱形，且所述落錘8的下表面為平面；所述落錘8的質量為2~5Kg，其材質為鋼或鐵。
[0042]本發明的第二個發明點是采用重量法分析泥頁巖脆裂性質的方法，
[0043]所述分析方法步驟為，
[0044]步驟1，選取重量大于IOg的所述待測巖樣，將所述待測巖樣烘干或晾干，并冷卻至室溫，稱取冷卻后的待測巖樣總重量，設為G ;將所述待測巖樣置于所述樣品盤11的中心位置，并將所述樣品盤11置于所述底座I中心的凹槽中；
[0045]步驟2，開啟所述驅動電機5，所述驅動電機5帶動所述滑輪6轉動使所述牽引繩7卷起，進而帶動所述落錘8上升至預計位置；關閉所述驅動電機5，連接有所述橫導向桿9和縱向導向桿10的所述落錘8沿滑槽以垂直方向下落并沖擊所述樣品盤11中的待測巖樣；
[0046]步驟3，重復所述步驟2，重復次數2-6次，即完成對所述待測巖樣的破碎；
[0047]步驟4，將所述待測巖樣碎屑進行分組；
[0048]對所述樣品盤11中的待測巖樣碎屑進行篩選，篩選出五組所述待測巖樣碎屑；第一組碎屑的直徑< 0.45mm、第二組碎屑的直徑范圍是0.45~1mm、第三組碎屑的直徑范圍是I~2mm、第四組碎屑的直徑范圍是2~3mm、第五組碎屑的直徑≥3mm ；
[0049]步驟5，稱取碎屑直徑最小的一組待測巖樣的重量，即第一組碎屑的重量G1,并計算其占所述待測巖樣總重量G的百分比C，計算過程為，
[0050]C=G1ZG ； (I)
[0051]其中，G1為第一組碎屑的重量，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量；
[0052]步驟6，輸出實驗結果，分析待測巖樣泥頁巖脆裂性質。
[0053]在所述步驟3中，重復次數為3次；在所述步驟4的分組步驟中，依次利用孔徑為
0.45mm、1mm、2mm、3mm四種篩子對待測巖樣進行分組。
[0054]本發明的第三個發明點為采用表面積法分析泥頁巖脆裂性質的方法，
[0055]所述分析方法步驟為，[0056]步驟1，選取重量大于IOg的所述待測巖樣，將所述待測巖樣烘干或晾干，并冷卻至室溫，稱取冷卻后的待測巖樣總重量，設為G ;將所述待測巖樣置于所述樣品盤11的中心位置，并將所述樣品盤11置于所述底座I中心的凹槽中；
[0057]步驟2，開啟所述驅動電機5，所述驅動電機5帶動所述滑輪6轉動使所述牽引繩7卷起，進而帶動所述落錘8上升至預計位置；關閉所述驅動電機5，連接有所述橫導向桿9和縱向導向桿10的所述落錘8沿滑槽以垂直方向下落并沖擊所述樣品盤11中的待測巖樣；
[0058]步驟3，重復所述步驟2，重復次數2-6次，優選3次，即完成對所述待測巖樣的破碎；
[0059]步驟4，將所述待測巖樣碎屑進行分組；
[0060]依次利用孔徑為0.45mm、1mm、2mm、3mm四種篩子對待測巖樣進行分組對所述樣
品盤11中的待測巖樣碎屑進行篩選，篩選出五組所述待測巖樣碎屑；第一組碎屑的直徑(0.45mm、第二組碎屑的直徑范圍是0.45~1mm、第三組碎屑的直徑范圍是I~2mm、第四組碎屑的直徑范圍是2~3mm、第五組碎屑的直徑≥3mm ；
[0061]步驟5，測量各組所述待測巖樣碎屑的重量；采用天平對各組碎屑分別進行稱重，依次得到各組碎屑的重量Gi, i的取值為1-5的自然數；
[0062]步驟6，確定并測量各組所述待測巖樣碎屑的平均直徑；
[0063]對各組所述待測巖樣碎屑測量得到每組巖樣碎屑的平均直徑，依次記為Rl、R2、R3、R4、R5 ；
[0064]步驟7，利用表面積法，求出所述待測巖樣碎裂后的總新增表面積S ；
[0065]利用公式(2)計算出各組碎屑的折算直徑R’ i ；
[0066]R’ i=G/ (GiZRi) ； (2)
[0067]其中，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量，Gi為步驟5中量取的第i組碎屑的重量，i的取值為1，2，3，4，5洱為步驟6中的第i組碎屑的平均直徑；
[0068]利用公式(3)求出各組碎屑的新增表面積Si ；
[0069]Si=BOXGi/ (DXRj ^ ； (3)
[0070]其中，Gi為步驟4中量取的第i組碎屑的重量，R’ i是由公式(2)計算出的第i組碎屑的折算直徑，i的取值為1、2、3、4、5 ；D為所述待測巖樣的密度；
[0071]利用公式(4)計算出總新增表面積S ；
[0072]S= Σ Si ； (4)
[0073]其中，Si是由公式(3)計算出的第i組碎屑的新增表面積，i的取值為1、2、3、4、5 ；
[0074]步驟8，將實驗結果進行輸出，并根據所述實驗結果分析所述待測巖樣的脆裂性質。
[0075]基于參數獲取過程主要表現為樣品碎裂，故無論是重量法的C值，還是表面積法的總新增表面積S值，都是從一個側面反映了樣品在一定作用力下的破碎程度。C值和S值越大，則表示泥頁巖巖樣越容易破碎，脆裂性質越強；C值和S值越小，表示泥頁巖巖樣越難碎裂，脆裂性質越弱，從而為泥頁巖脆裂性質描述提供新參數、新方法。
[0076]C和S值的大小主要受兩方面因素的影響，
[0077]一方面是工作條件，包括落錘的質量、落錘的行程、沖擊次數、樣品盤的材質等；另一方面是巖樣本身的特性，包括礦物組成、孔隙、微裂隙發育情況等。如果工作條件一定，那么C值和S值就在很大程度上，反映了泥頁巖巖樣脆裂性質的強弱，從而為泥頁巖脆性評價提供了新的參數。
[0078]如圖1、圖2所示，泥頁巖C值與孔隙度、比表面積大小呈正相關關系。從測定流程、方法、實驗數據以及文獻分析來看，這兩個參數具有表征孔隙發育程度及其內部結構，尤其是微孔隙、微裂隙的潛在應用價值。
[0079]與現有技術比較，本發明的優勢在于:
[0080]I)對待測巖樣要求寬松，無論是規則柱狀、不規則塊狀、乃至碎屑狀巖樣均能進行實驗測試，適應性強；
[0081]2)操作簡便，測試周期短，在樣品處理環節，只需對樣品進行烘干或晾干，而無須進行其它處理。
[0082]3)樣品破碎、篩分、稱重后，經過較簡單的計算就可以直接得到反映巖樣脆裂性質的參數，應用簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0083]圖1為泥頁巖孔隙度與C值的交匯圖；
[0084]圖2為泥頁巖比表面積與C值的交匯圖；
[0085]圖3為本發明一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置結構圖；
[0086]圖4為本發明一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置的軸向剖面圖；
[0087]附圖編號說明:
[0088]1-底座；2_第一導向立柱；3_第二導向立柱；4_頂板；5_電機；6_滑輪；7_牽引繩；8_落錘；9_橫導向桿；10_縱導向桿；11_樣品盤；
[0089]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細地說明，本發明的保護范圍不局限于下述的【具體實施方式】。
【具體實施方式】
[0090]如圖3、圖4所不,一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置,包括底座1、第一導向立柱2、第二導向立柱3、頂板4、電機5、滑輪6、牽引繩7、落錘8、橫導向桿9、縱導向桿10以及樣品盤11。
[0091]底座I為2cm厚的鋼板，底座I中心設有與樣品盤11外徑相匹配的凹槽，凹槽為一個深度為3_的圓形槽，樣品盤11嵌入設置在凹槽中。樣品盤11的材質為鋼，其中心放置有泥頁巖樣品。
[0092]落錘8為一個帶有平底的鋼制圓柱體，其設置在樣品盤11的正上方，落錘8的質量為5kg。
[0093]第一導向立柱2以及第二導向立柱3分別垂直設置在底座I上,第一導向立柱2以及第二導向立柱3的側壁上沿軸向設置有滑槽，滑槽的高度為80cm，即落錘8的行程為80cmo
[0094]縱導向桿10垂直設置，其上、下兩端分別與牽引繩7以及落錘8相連接，橫導向桿9縱導向桿9。橫向導桿9水平設置，其與縱向導桿10連接為一體，且橫向導桿9兩端活動設置在滑槽中。
[0095]頂板4緊壓在第一導向立柱2以及第二導向立柱3上端面，電機5固定在頂板4的上表面，滑輪6固定在電機的傳動軸6上，頂板4中心設有開孔，其孔徑為5cm ;滑輪6上的牽引繩7穿過開孔并與縱向導桿10相連接。
[0096]利用本實驗裝置實現的一種泥頁巖脆裂性質的實驗方法，其步驟為，
[0097]步驟1，選取重量大于IOg的所述待測巖樣，將所述待測巖樣烘干或晾干，并冷卻至室溫，稱取冷卻后的待測巖樣總重量G ;將所述待測巖樣置于所述樣品盤11的中心位置，并將所述樣品盤11置于所述底座I中心的凹槽中；
[0098]步驟2，開啟所述電機5，所述電機5帶動所述滑輪6轉動使所述牽引繩7卷起，進而帶動所述落錘8上升至預計位置；關閉所述電機5，所述落錘8沿垂直方向自由下落并沖擊所述樣品盤11中的待測巖樣；
[0099]重復所述步驟2的操作共三次，即完成對所述待測巖樣的破碎；
[0100]步驟3，將所述待測巖樣碎屑進行分組；
[0101]分組的過程是，依次利用孔徑為0.45mm、1mm、2mm、3mm四種篩子，對所述樣品
盤11中的待測巖樣碎屑進行篩選，篩選出五組所述待測巖樣碎屑，即第一組碎屑的直徑(0.45mm、第二組碎屑的直徑范圍是0.45~1mm、第三組碎屑的直徑范圍是I~2mm、第四組碎屑的直徑范圍是2~3mm、第五組碎屑的直徑≥3mm ；
[0102]步驟4，確定并測量各組所述待測巖樣碎屑的平均直徑及質量；對各組所述待測巖樣碎屑測量得到每組巖樣碎屑的平均直徑，依次記為Rl、R2、R3、R4、R5。是實例中，Rl=0.225mm、R2=0.725mm、R3=l.5mm、R4=2.5mm、R5=3.5mm
[0103]分別對各組碎屑進行稱重，依次得到各組碎屑的重量Gi, i的取值為1、2、3、4、5 ；
[0104]步驟5，計算出第一組碎屑的重量G1占所述待測巖樣總重量G的百分比C，以及所述待測巖樣碎裂后的總新增表面積S ；
[0105]計算過程為，
[0106]利用重量法計算第一組碎屑占所述待測巖樣總重量的百分比C，計算公式為
[0107]C=G1ZG ； (I)
[0108]其中，G1為步驟4中量取的第一組碎屑的重量，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量；
[0109]利用表面積法，求出所述待測巖樣碎裂后的總新增表面積S ；
[0110]I)利用公式(2)計算出各組碎屑的折算直徑R’ i ；
[0111]R’ i=G/ (GiZiRi) ; (2)
[0112]其中，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量，Gi為步驟4中量取的第i組碎屑的重量，i的取值為1，2，3，4，5洱為步驟4中計算得出的第i組碎屑的平均直徑；
[0113]2)利用公式(3)求出各組碎屑的新增表面積Si ；
[0114]Si=BOXGi/ (DXRj ) ； (3)
[0115]其中，Gi為步驟4中量取的第i組碎屑的重量，R’ i是由公式(2)計算出的第i組碎屑的折算直徑，i的取值為1、2、3、4、5 ；D為所述待測巖樣的密度；
[0116]3)利用公式(4)計算出總新增表面積S ；
[0117]S= Σ Si ； (4)[0118]其中，Si是由公式(3)計算出的第i組碎屑的新增表面積，i的取值為1、2、3、4、5 ；
[0119]步驟6，將實驗結果進行輸出，并根據所述實驗結果分析所述待測巖樣的脆裂性質。
[0120]上述技術方案只是本發明的一種實施方式，對于本領域內的技術人員而言，在本發明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發明上述【具體實施方式】所描述的結構，因此前面描述的方式只是優選地，而并不具有限制性的意義。
【權利要求】
1.一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于:所述裝置包括落錘(8)，驅動模塊，定位模塊以及巖樣采集模塊； 所述待測巖樣設置在所述巖樣采集模塊中，所述落錘(8)設置在所述巖樣采集模塊正上方； 所述定位模塊與所述落錘(8)固定連接，用于控制所述落錘(8)的運動方向；所述定位模塊包括導向柱或者導向索，所述導向柱或者導向索與所述落錘(8)連接； 所述驅動模塊與所述定位模塊連接，用于定量施加對所述落錘(8)的作用力；所述驅動模塊包括驅動電機。
2.根據權利要求1所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述定位模塊包括一對導向立柱(2, 3)、橫向導桿(9)以及縱向導桿(10);所述一對導向立柱(2，3)垂直設置在所述巖樣采集模塊外； 在所述一對導向立柱(2，3)的桿體側壁上分別對應開設有滑槽；所述橫向導桿(9)滑動設置在所述滑槽內；所述縱向導桿(10) —端與所述落錘(8)固定，另一端與所述驅動單元連接，且所述縱向導桿(10 )桿身與所述橫向導桿(9 )固定； 所述定位模塊控制所述落錘(8)下落，擊打所述待測巖樣，所述驅動模塊控制所述落錘(8)沿垂直方向升起。
3.根據權利要求1或2所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述巖樣采集模塊包括底座(1)以及樣品盤(11);一對導向立柱(2，3)固定在所述底座(1)上；所述底座(1)上表面設置有凹槽，所述凹槽與所述樣品盤(11)的外徑相匹配，所述樣品盤(11)嵌入設置在所述凹槽中，所述待測巖樣設置在所述樣品盤(11)中。
4.根據權利要求1或2所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述驅動模塊包括驅動電機(5)，滑輪(6)和牽引繩(7);所述驅動電機(5)的傳動軸與所述滑輪(6)連接，所述牽引繩(7)—端與滑輪(6)連接，另一端與定位模塊的縱向導桿(10)連接。
5.根據權利要求1或4所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述裝置還包括頂板(4)，所述頂板(4)壓蓋在所述一對導向立柱(2，3)上，所述頂板(4)中心設有開孔；驅動電機(5)、滑輪(6)設置在所述頂板(4)上。
6.根據權利要求2所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述滑槽的高度范圍為50~80cm。
7.根據權利要求3所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述底座(1)的厚度為I~3cm,所述凹槽的深度為2~4mm ;所述樣品盤(11)的材質為鋼或鐵。
8.根據權利要求5所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述頂板(4)中心的開孔直徑為4~6cm。
9.根據權利要求1所述的一種泥頁巖脆裂性質的實驗裝置，其特征在于: 所述落錘(8)的形狀為圓柱形，且所述落錘(8)的下表面為平面；所述落錘(8)的質量為2~5Kg,其材質為鋼或鐵。
10.利用權利要求1~9之一所述的實驗裝置實現的重量法分析泥頁巖脆裂性質的方法，其特征在于:所述分析方法步驟為， 步驟1，選取重量大于IOg的所述待測巖樣，將所述待測巖樣烘干或晾干，并冷卻至室溫，稱取冷卻后的待測巖樣總重量，設為G ;將所述待測巖樣置于所述樣品盤(11)的中心位置，并將所述樣品盤(11)置于所述底座(1)中心的凹槽中； 步驟2，開啟所述驅動電機(5 )，所述驅動電機(5 )帶動所述滑輪(6 )轉動使所述牽引繩(7)卷起，進而帶動所述落錘(8)上升至預計位置；關閉所述驅動電機(5)，連接有所述橫導向桿(9)和縱向導向桿(10)的所述落錘(8)沿滑槽以垂直方向下落并沖擊所述樣品盤(11)中的待測巖樣； 步驟3，重復所述步驟2，重復次數2-6次，即完成對所述待測巖樣的破碎； 步驟4，將所述待測巖樣碎屑進行分組； 對所述樣品盤(11)中的待測巖樣碎屑進行篩選，篩選出五組所述待測巖樣碎屑；第一組碎屑的直徑≤0.45mm、第二組碎屑的直徑范圍是0.45~1mm、第三組碎屑的直徑范圍是I~2mm、第四組碎屑的直徑范圍是2~3mm、第五組碎屑的直徑≥3mm ； 步驟5，稱取碎屑直徑最小的一組待測巖樣的重量，即第一組碎屑的重量G1，并計算其占所述待測巖樣總重量G的百分比C，計算過程為， C=G1/Gi; (I) 其中，G1為第一組碎屑的重量，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量； 步驟6，輸出實驗結果，分析待測巖樣泥頁巖脆裂性質。
11.利用權利要求1~9之一所述的實驗裝置實現的表面積法分析泥頁巖脆裂性質的方法，其特征在于: 所述分析方法步驟為， 步驟1，選取重量大于IOg的所述待測巖樣，將所述待測巖樣烘干或晾干，并冷卻至室溫，稱取冷卻后的待測巖樣總重量，設為G ;將所述待測巖樣置于所述樣品盤(11)的中心位置，并將所述樣品盤(11)置于所述底座(1)中心的凹槽中； 步驟2，開啟所述驅動電機(5 )，所述驅動電機(5 )帶動所述滑輪(6 )轉動使所述牽引繩(7)卷起，進而帶動所述落錘(8)上升至預計位置；關閉所述驅動電機(5)，連接有所述橫導向桿(9)和縱向導向桿(10)的所述落錘(8)沿滑槽以垂直方向下落并沖擊所述樣品盤(11)中的待測巖樣； 步驟3，重復所述步驟2，重復次數2-6次，即完成對所述待測巖樣的破碎； 步驟4，將所述待測巖樣碎屑進行分組； 對所述樣品盤(11)中的待測巖樣碎屑進行篩選，篩選出五組所述待測巖樣碎屑；第一組碎屑的直徑< 0.45mm、第二組碎屑的直徑范圍是0.45~1mm、第三組碎屑的直徑范圍是I~2mm、第四組碎屑的直徑范圍是2~3mm、第五組碎屑的直徑≥3mm ； 步驟5，測量各組所述待測巖樣碎屑的重量；采用天平對各組碎屑分別進行稱重，依次得到各組碎屑的重量Gi, i的取值為1-5的自然數； 步驟6，確定并測量各組所述待測巖樣碎屑的平均直徑； 對各組所述待測巖樣碎屑測量得到每組巖樣碎屑的平均直徑，依次記為R1、R2、R3、R4、R5 ； 步驟7，利用表面積法，求出所述待測巖樣碎裂后的總新增表面積S ；利用公式(2)計算出各組碎屑的折算直徑R’ i ； R，J=G/ (GiAi) ； (2) 其中，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量，Gi為步驟5中量取的第i組碎屑的重量，i的取值為1，2，3，4，5況為步驟6中的第i組碎屑的平均直徑； 利用公式(3)求出各組碎屑的新增表面積Si ； Si=BOXGi/ (DXRj i) ； (3) 其中，Gi為步驟4中量取的第i組碎屑的重量，R’ i是由公式(2)計算出的第i組碎屑的折算直徑，i的取值為1、2、3、4、5 ；D為所述待測巖樣的密度； 利用公式(4)計算出總新增表面積 S ； S= Σ Si ； (4) 其中，Si是由公式(3)計算出的第i組碎屑的新增表面積，i的取值為1、2、3、4、5 ； 步驟8，將實驗結果進行輸出，并根據所述實驗結果分析所述待測巖樣的脆裂性質。
12.利用權利要求11所述表面積法分析泥頁巖脆裂性質的方法，其特征在于: 還包括步驟9，計算出第一組碎屑的重量G1占所述待測巖樣總重量G的百分比C，計算過程為， C=G1Ai; (I) 其中，G1為步驟5中量取的第一組碎屑的重量，G為步驟I中量取的所述待測巖樣的總重量; 步驟10，輸出實 驗結果，分析待測巖樣泥頁巖脆裂性質。
13.利用權利要求11所述表面積法分析泥頁巖脆裂性質的方法，其特征在于: 在所述步驟3中，重復次數為3次；在所述步驟4的分組步驟中，依次利用孔徑為0.45mm、1mm、2mm、3mm四種篩子對待測巖樣進行分組。
【文檔編號】G01N3/303GK103674739SQ201210359391
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月24日 優先權日:2012年9月24日
【發明者】鮑云杰, 楊振恒, 楊琦, 饒丹, 付小東, 王杰, 申寶劍, 徐二社, 陳紅宇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
