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：2015.10.12 成绩：

班级：石工班学号：姓名：教师：

同组者：

实验1 岩石硬度及塑性系数测定

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），推动活塞上升，使岩样与压模、位移传感器接触。用手摇泵慢速均匀加载，随着载荷的增加，压模将逐渐压入岩样直至破碎，位移传感器测出压入深度，压力传感器测出作用在岩石上的载荷。

测出的载荷、位移信号传给函数记录仪，函数记录仪便自动记录下岩石的载荷与压入深度数据，利用专用软件将该数据导入计算机中进行数据处理，画出载荷与位移的关系曲线计算岩石硬度和塑性系数。

三、实验仪器

1．手摇油泵2．压模（d=1.2~2.5mm）3．位移传感器、载荷传感器

4．液压罐5．函数记录仪

图1仪器设备示意图图2压膜结构

四、数据处理

1．根据每点作出的曲线求出岩石硬度

P

y 表1原始数据表表2处理数据表

根据表2作出吃入深度与载荷的关系曲线图如下图3

岩石的硬度为： S

P =

y P 其中： P —破碎时最大载荷，单位kg ；S —压模面积，单位2m m 。 由图3知： 在B 点破碎时最大载荷为P =1080kg =10800N ，压模的d =2mm 。 所以， )(49.3439214.34

110800

4

1P 2

2y MPa d P S

P =⨯⨯===

π 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

ODEO OABCO

E F S S K ==

A A p

其中：AF —岩石破碎前耗费的总功，相当于OABCO S ； AE —弹性变形功，相当于面积ODEO S ；

O P —屈服极限，kg ； OC —压入岩样深度，mm 。

由图3可得：OABCO S

=(0.547-0.066+0.547-0.375)*1080/2

ODEO S =(0.375-0.066)*1080/2 所以，12.2S S

K ODEO

OABCO E F ===

A A p 由塑性三类6级分类可知，该岩石塑性级别为2级。

五、 实验结果

表3 实验结果数据表

六、 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，取产生屈服（从弹性变形开始向塑性变形转化）时的载荷OY P 代替P ，即： S

P P OY

Y =

。 2．为什么要求被测岩样两端必须平行？

答： 要求岩样两端面平整是保证在进行压入实验时，压头端面均匀压入岩石，即让压头端面压入的面积始终是S ，避免由于不平整造成的压入面积小于S ，否则会造成计算的岩石硬度的不准确。 3．画出的曲线有不规则的现象是何原因？ 答：（1）手摇油泵加压时加载不均匀； （2）岩样内部的非均质性。