岩石硬度及塑性系数的测定

中国石油大学 钻井工程 实验报告

实验日期： 2015.10.15成绩：

班级：石工12-7班 学号：120213064姓名：善人教师： 同组者： 实验一 岩石硬度及塑性系数的测定

一、 实验目的

1. 通过实验了解岩石的物理机械性质。

2.通过实验学习掌握岩石硬度、塑性系数的测定方法

二、 实验原理

利用手摇油泵加压，将液压传递给压模（硬质合金压头），岩样与压头和位移传感器接触之后，用手摇泵慢速均匀加载，压头吃入岩样直至破碎，函数记录仪记录整个过程的载荷与位移值，通过载荷与位移的关系曲线计算岩石硬度和塑性系数。

三、 实验步骤

均匀加载直至岩样破碎 记录仪中读取数 数据记录 实验报告 岩样制备 压头直径测量 压头、位移传感器与岩样接触 四、 实验仪器

1．手摇油泵 2．压模（d=2mm）3．位移传感器、载荷传感器

图1 仪器设备示意图 图2 压模结构

五、 数据处理

1． 根据每点作出的曲线求出岩石硬度Py

载荷/Kg 1 2 3 4 5 5 7 7 8 8 9 10 11 12 14 位移/mm 0 0.012 0.017 0.019 0.021 0.024 0.025 0.028 0.028 0.029 0.03 0.031 0.033 0.034 0.036 载荷/Kg 15 16 19 21 23 28 36 42 46 50 62 70 77 86 106 位移/mm 0.036 0.038 0.04 0.041 0.044 0.046 0.049 0.052 0.055 0.057 0.061 0.064 0.068 0.071 0.076 载荷/Kg 125 145 189 232 295 371 443 480 510 532 581 628 663 695 706 位移/mm 0.085 0.092 0.1 0.111 0.135 0.154 0.167 0.175 0.186 0.192 0.198 0.211 0.221 0.226 0.23 载荷/Kg 717 727 748 760 772 786 821 845 874 916 939 955 975 991 989 位移/mm 0.234 0.237 0.24 0.244 0.248 0.252 0.257 0.264 0.276 0.285 0.293 0.306 0.316 0.324 0.338 表一实验数据表

根据表1作出吃入深度与载荷的关系曲线图如下：

吃入深度与载荷关系曲线载荷/Kg120010008006004002000-20000.050.10.150.20.250.30.350.4y = -74826x6+ 55133x5+ 27147x4-15209x3+ 39585x2-1001.x + 6.604吃入深度/mm

岩石的硬度为： Py?P S其中： P—破碎时最大载荷，单位kg；S—压模面积，单位mm2。 由图可知： 破碎时最大载荷为P=991kg，压模的d=2mm。

Py?P4?991?9.81??3096MPa S3.14?4按我国岩石硬度六类12级分类，该岩石为中硬8级。 2． 求塑性系数

Kp?AfAe(-74826x6?55133x5?27147x4?15209x3?39585x2?1001x?6.604)dx0.5?0..23?991???0.3140382.55?3.3113.97由塑性三类6级分类可知，该岩石为低塑性3级。

六、 实验结果

表2 实验结果数据表

岩石名称 灰岩 硬度Py 3096MPa 塑性系Kp 3.3 硬度级别 塑性级别 中硬8级 低塑性3级 七、 思考题

1．在塑性岩石中，它没有破碎点，如何求它的硬度？

答：对于塑性岩石，可以取其产生屈服时所加的载荷POY代替P，即：

PY?POY 。 S2．为什么要求被测岩样两端必须平行？ 答： 在进行压入实验时，如果岩样两端平行，压头端面则均匀压入岩石，即压头端面压入的面积始终保持不变。如果不平行，压入面积小于S，则会造成计算的岩石硬度的偏大。

3．画出的曲线有不规则的现象是何原因？

答：手摇油泵加压时速度不均匀，导致加载不均匀；岩样内部的非均质性。