1.一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,包括以下步骤:S10、收集钻井液携带返回地面的储层岩屑,并制备用于纳微米压入实验的岩屑样品;
S20、采用三棱锥玻氏压头开展岩屑微米或纳米压入实验,获得玻氏压头压入实验载荷‑深度曲线并确定三棱锥玻氏最大压入载荷PmB、三棱锥玻氏最大压入深度hmB,并计算得到三棱锥玻氏压入硬度HB;
S30、采用四棱锥立方角压头开展岩屑微米或纳米压入实验,获得立方角压头压入实验载荷‑深度曲线并确定四棱锥立方角最大压入载荷PmC、四棱锥立方角最大压入深度hmC,并计算得到四棱锥立方角压入硬度HC;
S40、计算三棱锥玻氏压入硬度HB和四棱锥立方角压入硬度HC的硬度比值R;
S50、根据硬度比值R计算岩石内摩擦角
S60、根据岩石内摩擦角 三棱锥玻氏压入硬度HB和四棱锥立方角压入硬度HC,分别计算三棱锥玻氏压头压入实验曲线对应的岩石内聚力CB和四棱锥立方角压头压入实验曲线对应的岩石内聚力CC;
S70、根据步骤S60计算得到的三棱锥玻氏压头压入实验曲线对应的岩石内聚力CB和四棱锥立方角压头压入实验曲线对应的岩石内聚力CC,计算得到岩石内聚力C;
S80、根据步骤S50和步骤S70计算得到的岩石摩擦角 和岩石内聚力C,计算岩石单轴抗压强度σc和抗拉强度St。
2.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S20和步骤S30中岩屑纳米压入实验采用力加载模式,加载速率恒为
20mN/min,加载至最大载荷400mN时停止加载并卸载,获取载荷及加载深度的变化曲线。
3.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S20和步骤S30中岩屑微米压入实验采用力加载模式,加载速率恒为
15N/min,加载至最大载荷50N时停止加载并卸载,获取载荷及加载深度的变化曲线。
4.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S20中三棱锥玻氏压入硬度HB的计算公式为:其中,
式中:HB为三棱锥玻氏压入硬度;A(hcB)为压头接触投影面积函数;hcB为接触深度;PmB为最大压入载荷;hmB为压头最大压入深度;εB为三棱锥玻氏压头形状因子,εB=0.75;S为接触刚度;P为压入载荷;h为压入深度。
5.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S30中四棱锥立方角压入硬度HC的计算公式为:其中,
式中:HC为四棱锥立方角压入硬度;A(hcC)为压头接触投影面积函数;hcC为接触深度;PmC为最大压入载荷;hmC为压头最大压入深度;εC为四棱锥立方角压头形状因子,ε=0.72;S为接触刚度;P为压入载荷;h为压入深度。
6.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S40中硬度比值R的计算公式为:式中:R为三棱锥玻氏压头和四棱锥立方角压头测试获得的硬度比值。
7.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S50中岩石内摩擦角 的计算公式为:式中:为岩石内摩擦角。
8.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S60中三棱锥玻氏压头压入实验曲线对应的岩石内聚力CB和四棱锥立方角压头压入实验曲线对应的岩石内聚力CC的计算公式分别为:式中:CB为三棱锥玻氏压头压入实验曲线对应的岩石内聚力;CC为四棱锥立方角压头压入实验曲线对应的岩石内聚力;αk为三棱锥玻氏压头压入实验曲线对应的拟合系数;βk为四棱锥立方角压头压入实验曲线对应的拟合系数。
9.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S70中岩石内聚力C的计算公式为:式中:C为岩石内聚力。
10.根据权利要求1所述的一种基于岩屑纳微米压入实验的岩石强度参数测试方法,其特征在于,所述步骤S80中岩石单轴抗压强度σc和抗拉强度St的计算公式分别为:式中:σc为岩石单轴强度;St为岩石抗拉强度;kt为岩石压拉强度比,取值为8~20。