CN109738313A - 一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩石力学实验技术领域，公开了一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，包括：岩样制备，获取岩石样本，并将岩石样本均匀的分成规格和形态一致的对照岩样和侵蚀岩样；对对照岩样进行微纳米压痕实验，获取对照压痕点处相对应的对照力学参数值；对侵蚀岩样进行侵蚀实验；在侵蚀后的侵蚀岩样上，参照对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验，获取二次压痕点处相对应的二次力学参数值；比对相同定位的对照压痕点和二次压痕点处的对照力学参数值和二次力学参数值，确定力学性能劣化程度和侵蚀深度。本发明提供的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法提供的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测量数据的可靠性。

Description

一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法

技术领域

本发明涉及岩石力学实验技术领域，特别涉及一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法。

背景技术

由于页岩气储层致密、渗透率小的特征，在开发中主要采用水压致裂技术形成人工裂缝网增加储层渗透率，在水压致裂中使用的压裂液成分复杂，多数偏酸性或者碱性，在外部条件(高温、高压)作用下，遗留在裂缝网内部的压裂液将对储层岩体产生化学侵蚀作用，由此使储层岩体产生化学损伤，储层岩体力学特性将会发生变化。

现有技术中，为了获取侵蚀深度和力学性能劣化程度，通过实验手段描述出离子迁移等高线；通过宏观力学实验，如单轴压缩试验、三轴压缩试验等，得到试样整体的宏观力学性能。但是，由于不同侵蚀深度处的力学性能是不一样的，导致宏观测量的结果并不可靠和代表性。

发明内容

本发明提供一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，解决现有技术中岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测量数据不可靠，不具代表性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，包括：

岩样制备，在待测岩石上获取一岩石样本，并将所述岩石样本均匀的分成规格和形态一致的对照岩样和侵蚀岩样；

对所述对照岩样进行微纳米压痕实验，获取对照压痕点处相对应的对照力学参数值；

对所述侵蚀岩样进行侵蚀实验；

在侵蚀后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验，获取二次压痕点处相对应的二次力学参数值；

比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，确定力学性能劣化程度和侵蚀深度。

进一步地，所述对照岩样和所述侵蚀岩样为圆柱状结构。

进一步地，所述对所述侵蚀岩样进行侵蚀实验包括：

通过硅胶密封圆柱状的所述侵蚀岩样的上表面和下表面，而后将所述侵蚀岩样浸没到侵蚀溶液中，使侵蚀仅从侧面进行。

进一步地，所述对照压痕点的布置方式为：在圆柱状的所述对照岩样的径向切面上，等间距径向均匀布置多个对照压痕点；

所述二次压痕点的布置方式为：在圆柱状的所述侵蚀岩样的径向切面上，比照所述多个对照压痕点，等间距径向均匀布置多个二次压痕点。

进一步地，所述对照岩样的径向切面和所述侵蚀岩样的径向切面均按照径向深度划分成多个连续的侵蚀深度区域，作为侵蚀深度的标识。

进一步地，所述侵蚀实验包括：

将所述侵蚀岩样浸没在侵蚀溶液中；

终止侵蚀操作，并将侵蚀后的所述侵蚀岩样用无水酒精浸泡排除侵蚀溶液；

将排除侵蚀溶液后的所述侵蚀岩样用环氧树脂进行冷镶，得到固化试样；

将所述固化试样，依次用800、1500和2000目砂纸对试样试验表面进行细打磨、抛光而后用无水乙醇进行超声清洗。

进一步地，所述岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法还包括：

所述侵蚀实验完成后，通过X射线观察所述侵蚀岩样的矿物成分。

进一步地，每个所述侵蚀深度区域的压痕点的数量大于等于90个；所述对照岩样和所述侵蚀岩样的直径25mm，高度为50mm。

进一步地，所述在侵蚀后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验包括：

将侵蚀后的所述侵蚀岩样切割成多块小岩样，并参照所述对照压痕点确定二次压痕点对所述多块小岩样分别进行微纳米压痕实验。

进一步地，所述对照力学参数值为所述岩石试样的压痕点处的弹性模量E₀与硬度值H₀；

所述二次力学参数值为侵蚀后岩样的各侵蚀深度处弹性模量E₁与硬度值H₁；

其中，比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，获取力学参数值的变化值用以表征力学性能的劣化程度，并通过力学参数值的变化值确定侵蚀深度。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，通过在待测岩石上开出完整的岩样，而后均匀的分成规格和形态一致的对照岩样和侵蚀岩样，作为对照试验的主体；从而保证岩样的微观结构一致，提升数据对照的可靠性。并具体对所述对照岩样进行微纳米压痕实验，获取对照压痕点处相对应的对照力学参数值，作为对照数据；在所述侵蚀岩样进行侵蚀实验后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验，获取二次压痕点处相对应的二次力学参数值；比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，确定力学性能劣化程度和侵蚀深度；即，通过比较对照力学参数值和二次力学参数值，从而确定变化值，从而能够定点获得侵蚀前后的离子迁移造成的力学参数值变化，表征力学性能劣化程度；同时，力学参数值变化也能够确定侵蚀区域边界，也就是侵蚀深度；即，侵蚀区域的边界在变化值大于规定阈值和小于规定阈值的压痕点之间，可以便捷的得到侵蚀深度，充分的考虑了微观结构在侵蚀实验下的直接变化，提升数据的可靠性和代表性。

附图说明

图1为本发明提供的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法涉及的岩样准备操作示意图；

图2为本发明提供的侵蚀岩样的加工示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，解决现有技术中岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测量数据不可靠，不具代表性的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，包括：

岩样制备，在待测岩石上获取一岩石样本，并将所述岩石样本均匀的分成规格和形态一致的对照岩样和侵蚀岩样；并且，为了侵蚀实验的可靠性，然后对对照岩样和侵蚀岩样1上下表面进行抛光打磨，砂纸的细度由800，1500和2000目依次增加，使其上下面表面平整光滑。

对所述对照岩样进行微纳米压痕实验，获取对照压痕点处相对应的对照力学参数值。

对所述侵蚀岩样1进行侵蚀实验；在侵蚀后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验，获取二次压痕点处相对应的二次力学参数值；从而能够在相同位置处得到对照力学参数和二次力学参数，提升对照实验数据的可靠性。

比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，确定力学性能劣化程度和侵蚀深度。

一般来说，为了提升数据的靠性，所述对照岩样和所述侵蚀岩样为圆柱状结构，使得侵蚀进程均匀可靠。

参见图1，所述对所述侵蚀岩样1进行侵蚀实验包括：

通过硅胶2密封圆柱状的所述侵蚀岩样1的上表面和下表面，而后将所述侵蚀岩样1浸没到侵蚀溶液中，使侵蚀仅从侧面进行，从而限制其他方向的侵蚀，影响侵蚀实验，提升可靠性。

一般来说，所述对照压痕点的布置方式为：在圆柱状的所述对照岩样的径向切面上，等间距径向均匀布置多个对照压痕点；一般可设置成3mm左右。

所述二次压痕点的布置方式为：在圆柱状的所述侵蚀岩样1的径向切面上，比照所述多个对照压痕点，等间距径向均匀布置多个二次压痕点。

参见图2，所述对照岩样的径向切面和所述侵蚀岩样的径向切面均按照径向深度划分成多个连续的侵蚀深度区域，作为侵蚀深度的标识，便于读取。

进一步地，所述侵蚀实验包括：

将所述侵蚀岩样1浸没在侵蚀溶液中；

终止侵蚀操作，并将侵蚀后的所述侵蚀岩样用无水酒精浸泡排除侵蚀溶液；值得说明的是，为了保证数据的可靠性侵蚀实验时应保证化学溶液不与外界连通，温度保持恒定，每隔3天检测离子密度，每隔30天更换一次溶液，以保持溶液浓度恒定。

将排除侵蚀溶液后的所述侵蚀岩样用环氧树脂进行冷镶，得到固化试样；

将所述固化试样，依次用800、1500和2000目砂纸对试样试验表面进行细打磨、抛光而后用无水乙醇进行超声清洗。

进一步地，所述岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法还包括：

所述侵蚀实验完成后，通过X射线观察所述侵蚀岩样的矿物成分。

进一步地，每个所述侵蚀深度区域的压痕点的数量大于等于90个；所述对照岩样和所述侵蚀岩样的直径25mm，高度为50mm。

参见图2，所述在侵蚀后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验包括：

将侵蚀后的所述侵蚀岩样切割成多块小岩样，并参照所述对照压痕点确定二次压痕点对所述多块小岩样分别进行微纳米压痕实验。

所述对照力学参数值为所述岩石试样的压痕点处的弹性模量E₀与硬度值H₀；

所述二次力学参数值为侵蚀后岩样的各侵蚀深度处弹性模量E₁与硬度值H₁；

其中，比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，获取力学参数值的变化值用以表征力学性能的劣化程度，并通过力学参数值的变化值确定侵蚀深度。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，通过在待测岩石上开出完整的岩样，而后均匀的分成规格和形态一致的对照岩样和侵蚀岩样，作为对照试验的主体；从而保证岩样的微观结构一致，提升数据对照的可靠性。并具体对所述对照岩样进行微纳米压痕实验，获取对照压痕点处相对应的对照力学参数值，作为对照数据；在所述侵蚀岩样进行侵蚀实验后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验，获取二次压痕点处相对应的二次力学参数值；比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，确定力学性能劣化程度和侵蚀深度；即，通过比较对照力学参数值和二次力学参数值，从而确定变化值，从而能够定点获得侵蚀前后的离子迁移造成的力学参数值变化，表征力学性能劣化程度；同时，力学参数值变化也能够确定侵蚀区域边界，也就是侵蚀深度；即，侵蚀区域的边界在变化值大于规定阈值和小于规定阈值的压痕点之间，可以便捷的得到侵蚀深度，充分的考虑了微观结构在侵蚀实验下的直接变化，提升数据的可靠性和代表性。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于，包括：

岩样制备，在待测岩石上获取一岩石样本，并将所述岩石样本均匀的分成规格和形态一致的对照岩样和侵蚀岩样；

对所述对照岩样进行微纳米压痕实验，获取对照压痕点处相对应的对照力学参数值；

对所述侵蚀岩样进行侵蚀实验；

在侵蚀后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验，获取二次压痕点处相对应的二次力学参数值；

比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，确定力学性能劣化程度和侵蚀深度。

2.如权利要求1所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于：所述对照岩样和所述侵蚀岩样为圆柱状结构。

3.如权利要求2所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于，所述对所述侵蚀岩样进行侵蚀实验包括：

通过硅胶密封圆柱状的所述侵蚀岩样的上表面和下表面，而后将所述侵蚀岩样浸没到侵蚀溶液中，使侵蚀仅从侧面进行。

4.如权利要求3所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于：

所述对照压痕点的布置方式为：在圆柱状的所述对照岩样的径向切面上，等间距径向均匀布置多个对照压痕点；

所述二次压痕点的布置方式为：在圆柱状的所述侵蚀岩样的径向切面上，比照所述多个对照压痕点，等间距径向均匀布置多个二次压痕点。

5.如权利要求4所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于：所述对照岩样的径向切面和所述侵蚀岩样的径向切面均按照径向深度划分成多个连续的侵蚀深度区域，作为侵蚀深度的标识。

6.如权利要求1所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于，所述侵蚀实验包括：

将所述侵蚀岩样浸没在侵蚀溶液中；

终止侵蚀操作，并将侵蚀后的所述侵蚀岩样用无水酒精浸泡排除侵蚀溶液；

将排除侵蚀溶液后的所述侵蚀岩样用环氧树脂进行冷镶，得到固化试样；

将所述固化试样，依次用800、1500和2000目砂纸对试样试验表面进行细打磨、抛光而后用无水乙醇进行超声清洗。

7.如权利要求1所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于，所述岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法还包括：

所述侵蚀实验完成后，通过X射线观察所述侵蚀岩样的矿物成分。

8.如权利要求4所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于：每个所述侵蚀深度区域的压痕点的数量大于等于90个；所述对照岩样和所述侵蚀岩样的直径25mm，高度为50mm。

9.如权利要求1所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于，所述在侵蚀后的所述侵蚀岩样上，参照所述对照压痕点确定二次压痕点并进行微纳米压痕实验包括：

将侵蚀后的所述侵蚀岩样切割成多块小岩样，并参照所述对照压痕点确定二次压痕点对所述多块小岩样分别进行微纳米压痕实验。

10.如权利要求1所述的岩石侵蚀深度和力学性能劣化程度的测试分析方法，其特征在于：

所述对照力学参数值为所述岩石试样的压痕点处的弹性模量E₀与硬度值H₀；

所述二次力学参数值为侵蚀后岩样的各侵蚀深度处弹性模量E₁与硬度值H₁；

其中，比对相同定位的对照压痕点和所述二次压痕点处的所述对照力学参数值和所述二次力学参数值，获取力学参数值的变化值用以表征力学性能的劣化程度，并通过力学参数值的变化值确定侵蚀深度。