基于毫米压痕测试获取致密砂岩弹性模量的研究

深部岩石工程安全高效开发的前提是精确获取深部的岩石力学参数。针对钻井取芯困难、成本高，室内力学试验数据少，离散性大的问题，提出了一种基于毫米压痕测试精确获取致密砂岩弹性模量的方法。采用5种常用的硬度计压头，控制最大载荷和加/卸载速率作为试验变量，对塔里木油田致密砂岩进行了大量毫米压痕测试。结果表明，采用布氏球形压头，基于Oliver-Pharr理论可以精确获取致密砂岩的弹性模量。进而，分析了布氏球形压头直径、加/卸载速率和最大载荷等试验条件对测试结果的影响规律，明确了最优试验条件；并通过有限元计算分析了受力区域应力分布规律，讨论了不同试验条件下代表性体积单元与Oliver-Pharr理论的适用性。与传统的微/纳米压痕测试相比，该方法具有测试速度快、制样方便和成本低等优点，可应用于钻井现场返排的岩屑以及难以制作标准试样的岩芯样品，为深部资源的高效开发和深部岩石工程的安全建设提供有力支撑。