CN110243692A - 一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置及方法，属于酸化措施与岩石力学参数研究领域，装置包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置，脉动装置用于提供脉动酸注入，岩样夹持装置用于夹持岩样，加载装置用于全方位提供力学加载并通过控制分析装置进行数据采集设计和分析。通过探究脉动酸化对岩石力学性质的影响，得到脉动酸化参数对岩石力学性质的影响规律，在低频脉动条件下对脉动酸化的酸液体系及注入PV数进行优化，从而为矿场施工提供理论基础。

Description

一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置及方法，特别是脉动酸作用于岩石后的岩石力学参数测试实验装置及方法，属于酸化措施与岩石力学参数研究领域。
背景技术
随着低渗油田注水开发时间的延长，注入水改变了储层的物性、岩电性及油水动态分布，油层堵塞类型和堵塞特征日趋复杂，导致注水压力不断升高，影响了油田的有效开发，现有的解堵降压措施的效果逐渐下降，常规的物理化学方法对低渗油田注水井有很大的局限性，水力压裂容易水窜，常规酸化的有效距离短，有效周期短。
脉动酸化利用脉动注酸液的方式作用在井周围，不仅解决上述常规压裂、酸化面临的问题，并且可在近井地带形成动态解堵工程，形成细微裂缝、破坏堵塞物或抑制其形成，扩大酸液平面波及和有效利用，从而达到油井增油、水井增注的目的。
然而，目前脉动注酸的研究主要集中在脉动酸化对储层渗透性的影响、脉动参数和酸液体积、浓度等参数的合理匹配、脉动作用下酸盐反应动力学模型等方面，然而对脉动酸化下储层岩石力学性质及岩石损伤和破坏机制研究较少，导致对脉动酸化下微观力学机制及后期改造措施、油水渗流的微观作用机理缺乏深入客观的认识和评价，从而导致措施和后续矿场施工带有一定的盲目性。因此，为探究脉动酸化对岩石力学性质的影响规律(抗拉强度、抗压强度、抗剪切强度、弹性模量和泊松比)，本发明设计了一种室内模拟装置及方法，即脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置及方法。
发明内容
针对探究脉动复合酸化对岩石力学参数的影响规律及目前的技术现状，本发明提供一种结构简单、操作方便、可控性较好的脉动酸化复合岩石力学参数测试实验装置。
本发明还提供上述用于脉动酸化复合岩石力学参数测试实验装置的操作方法。
本发明的技术方案如下：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置；
所述脉动装置包括脉动发生器，脉动发生器用于输出脉动酸液，脉动发生器与岩样夹持装置相连；
所述岩样夹持装置包括岩心夹持器，岩心夹持器两端设有左岩心塞和右岩心塞；岩心夹持器内设有橡胶套筒，橡胶套筒与岩心夹持器壁间设有上垫板和下垫板，橡胶套筒内的空心区域为岩心腔，岩心腔内用于放置岩样，左岩心塞外侧设有脉动酸入口，脉动酸入口与岩心腔相通；岩心夹持器壁上设有上滑套和下滑套，上滑套和下滑套内均设有加载轴，上滑套外壁设有围压泄压口，下滑套外壁设有围压加压口，右岩心塞设有出线孔；
所述加载装置包括左液压千斤顶、右液压千斤顶、上加载装置、下加载装置，左液压千斤顶、右液压千斤顶用于对左岩心塞和右岩心塞加载，上加载装置用于对岩心夹持器上侧加载，下加载装置用于对岩心夹持器下侧加载；
左岩心塞连接左液压千斤顶，右岩心塞连接右液压千斤顶，上加载装置连接上滑套内的加载轴，下加载装置连接下滑套内的加载轴；
所述控制分析装置包括应力应变采集计算机、应变仪，应力应变采集计算机通过应变仪与岩样夹持装置相连，应变仪通过数据线接入右岩心塞出线孔中。
优选的，右岩心塞外侧设有回压阀，回压阀与岩心腔相通，回压阀与收集计量装置相连。
优选的，左岩心塞设有左钢盖，右岩心塞设有右钢盖。进行密封处理。
优选的，脉动发生器包括相连的液压油腔和工作液酸腔，液压油腔和工作液酸腔之间设有固定密封板，液压油腔和工作液酸腔内均设有柱塞，两个柱塞之间连接设有联动活塞杆，联动活塞杆贯穿固定密封板设置，液压油腔内通过柱塞分为加压腔和泄压腔，加压腔和泄压腔分别设有三通接头；工作液酸腔设有进液单向阀和出液单向阀，进液单向阀与酸槽相连，出液单向阀与岩样夹持装置相连；
脉动装置还包括液压站、伺服阀、控制仪、指令计算机，液压站的进液口、出液口分别与伺服阀的进液口、出液口相连，液压站用于提供工作用油压；伺服阀上设有四个单向孔，其中两个单向孔与加压腔的三通接头连接，另外两个单向孔与泄压腔的三通接头连接；指令计算机与控制仪相连，控制仪与伺服阀相连，指令计算机与控制仪用于控制伺服阀。
进一步优选的，酸槽与工作液酸腔之间设有过滤器。酸液经过过滤后进入工作液酸腔。
进一步优选的，出液单向阀与岩样夹持装置之间还设有压力传感器，压力传感器与脉动压力采集计算机相连。
优选的，上加载装置为固定加载装置，包括固定加载轴，固定加载轴与上滑套内的加载轴连接。
优选的，下加载装置为下液压千斤顶，下液压千斤顶与下滑套内的加载轴连接。
进一步优选的，下液压千斤顶设有下液压千斤顶腔体，下液压千斤顶腔体下方设有支撑座，支撑座上设有地脚螺栓，下液压千斤顶腔体上设有下液压千斤顶加压口、下液压千斤顶泄压口、下液压千斤顶加载轴，下液压千斤顶加载轴与下滑套内的加载轴相连。
优选的，所述加载装置还包括手摇泵，手摇泵的数量为两个，包括手摇泵a和手摇泵b，手摇泵a通过三通阀与围压加压口、下加载装置相连，手摇泵b通过三通阀与左液压千斤顶、右液压千斤顶相连。
优选的，左液压千斤顶包括腔体，腔体上设有加压口和泄压口，腔体一侧设有加载轴，加载轴与左岩心塞相连；右液压千斤顶包括腔体，腔体上设有加压口和泄压口，腔体一侧设有加载轴，加载轴与右岩心塞相连。
进一步优选的，左液压千斤顶、右液压千斤顶均设置包括上腔体和下腔体，上腔体设有上加压口、上泄压口、上加载轴，下腔体设有下加压口、下泄压口、下加载轴；
左岩心塞包括左上加载轴、左下加载轴，右岩心塞包括右上加载轴、右下加载轴，左上加载轴、左下加载轴与左液压千斤顶的上腔体和下腔体位置对应，右上加载轴、右下加载轴与右液压千斤顶的上腔体和下腔体位置对应。
本发明的工作原理如下：
本装置可以对满足实验要求的饱和岩心进行脉动酸化复合实验及岩石力学参数测试实验，从而探究脉动对饱和岩石力学参数的影响规律。其中，脉动装置中的指令计算机发出指令使控制仪产生一个具有一定频率和幅值的电压信号，此电压信号作用于伺服阀上，使伺服阀产生动作配合液压站作用于脉动发生器，脉动发生器将酸槽中的酸以一定的脉动特征经过压力传感器注入岩心中。岩样夹持装置中的围压加压口用于给岩心加载围压，围压具有两重作用，一方面用于抱紧岩心防止脉动注酸时，脉动酸沿着岩心与橡胶套筒的接触面窜流，另一方面用于岩石力学参数测试时提供拟三轴应力，施压液体为水；围压泄压口用于实验结束后卸载围压；脉动酸入口用于给岩心施加驱动压力，进行脉动实验；橡胶套筒用于隔绝岩心和施加围压的液体水；脉动酸出口端接有回压阀，一方面起到憋压的效果，使某脉动酸尽可能在岩心中扩大波及面积及延长滞留时间，另一方面收集岩心受到脉动液体作用后渗流出的液体。左、右岩心塞具有三重功能，首先用于封堵岩心为脉动酸和电缆提供通道，其次用于岩心抗压强度测试时作为加载轴，最后用于岩心直接剪切实验测其抗剪强度时作为加载轴，此时其分为上下两部分发挥作用；上下滑套用于密封和提供上下加载轴滑动通道；上下加载轴用于测岩石抗拉强度时作为加载轴，并与上下滑套配合使用。上下垫板根据巴西劈裂思想设计，用于岩石抗拉强度测试时分散作用于岩石上的应力集中，对岩心直接加载，测其抗拉强度。
首先将岩心放入岩心夹持器内腔中为其加载围压，用于抱紧岩心防止在脉动实验过程中提供驱动压力的驱替液从岩心和橡胶套筒的接触面间窜流。随后，对岩心夹持器中的岩心稳定注水一段时间，停止注水。其次利用脉动装置使注入酸具有稳定的脉动频率和幅值，将脉动酸以一定的PV数注入岩心夹持器中，使其作用于内腔岩心一段时间(实验要求)，完成脉动实验。然后根据实验目标，对岩心进行力学参数测试，测试过程中无需卸载拿出岩心，直接在本发明装置上利用加载装置进行测试。并利用应变仪和应力应变采集计算机相关软件采集分析岩石力学性能。
一种用于脉动酸化复合作用下岩石力学参数测试实验的实验装置的操作方法，包括以下步骤：
(1)根据实验要求，制作岩样，对岩样进行实验预处理；
(2)根据要求连接实验设备；
(3)将岩样放入岩样夹持装置中，密封岩心腔；
(4)打开围压加压口，利用手摇泵给岩心腔加载围压；
(5)稳定注水直至岩心夹持器中的出液稳定后，停止注水；
(6)打开控制仪、指令计算机、脉动压力采集计算机及软件STI振动台控制系统；
(7)启动液压站，提供油压；
(8)在指令计算机上给定一个目标频率与电压值，使其对伺服阀产生指令；
(9)待脉动发生器产生的脉动酸脉动特征稳定后通过岩心夹持器上的脉动酸入口，注入岩心腔中；
(10)根据实验设计以一定的PV数脉动注入10min-60min后，暂停注酸，闷井20min-120min后停止脉动酸化实验；
(11)根据实验目标，无需卸载岩样，直接对岩样直接进行岩石力学参数测试实验；
(12)当进行岩石三轴抗压强度测试时、保持岩心围压；当不是进行岩石三轴抗压强度测试时、打开岩心夹持器上的围压泄压口卸载围压；
(13)启动应变仪和应力应变采集计算机及对应软件，新建任务；
(14)利用手摇泵给对应加载装置提供压力，使其对岩样加载；
(15)实验开始，点击应力应变采集计算机上软件的开始按钮，记录岩样在受力状态下的加载变化过程；
(16)直至岩样发生断裂，实验结束；
(17)停止软件运行，保存实验数据；
(18)更换岩样，利用控制变量法，改变脉动幅值、频率、累计作用时间、酸液体系、注入PV数、酸液浓度的参数值；其中：脉动幅值是脉动发生器提供给脉动酸的压力幅值，可通过调节液压站的压力来控制，频率是脉动注酸的频率，通过在指令计算机中的STI振动台控制系统软件修改频率值，使其作用于伺服阀，从而以特定频率注入；其余参数与结构无关；重复上述实验步骤(3)-(17)；
(19)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。本发明得到实验数据有：经过不同脉动酸化参数组合处理后岩样的岩石力学参数(包括抗拉强度、抗剪强度、抗压强度、杨氏模量、泊松比)，从而探究脉动酸化参数对岩石力学性质的影响规律，进而优化脉动酸化参数组合，为矿场脉动酸化提供理论依据。
优选的，步骤(1)中，预处理包括岩心钻取、切割、打磨、抽真空饱和油处理。
进一步优选的，步骤(1)中，岩样直径为2.5cm。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种室内针对脉动酸化处理后岩石力学性质测试实验装置和方法，实验装置可用于脉动酸化实验和对脉动酸化后的岩心进行岩石力学参数测试实验，旨在探究脉动酸化对岩石力学性质(抗压、抗拉、抗剪切强度、泊松比、杨氏模量)有何影响，变化脉动酸化参数通过本申请实验装置和方法，即可得到脉动酸化参数(脉动频率、脉动压力幅值、脉动累积作用时间、脉动方式、酸液体系、注入PV数、酸液浓度等)对岩石力学性质的影响规律，在低频脉动条件下对脉动酸化的酸液体系及注入PV数进行优化，从而为矿场施工提供理论基础。
本发明属于室内基础研究实验，研究为何脉动酸化对解堵等工艺产生作用，在这些工艺过程中，岩石的力学性质发生了哪些变化，优化出最佳脉动酸化参数组合，反过来为矿场施工提供理论指导。
本发明实验装置易于安装，操作简便，安全性能高，将饱和岩心脉动酸化与岩石力学参数测试结合，使其一体化。
附图说明
图1为本发明中岩样夹持装置的结构示意图；
图2-1为本发明中加载装置中的左液压千斤顶结构示意图；
图2-2为本发明中加载装置中的右液压千斤顶结构示意图；
图3-1为本发明中加载装置中的上加载装置结构示意图；
图3-2为本发明中加载装置中的下加载装置结构示意图；
图4为本发明中脉动装置中的脉动发生器结构示意图；
图5为本发明中整个加载装置的加载位置示意图；
图6为本发明整个实验装置连接关系示意图；
图7为本发明脉动酸化处理过的岩心与未处理以及只酸化处理的岩心在单轴抗压强度测试中的结果对比图；
其中：1岩心夹持器，1-1上垫板，1-2橡胶套筒，1-3岩心夹持器环空，1-4右上加载轴，1-5出线孔，1-6回压阀，1-7右下加载轴，1-8右钢盖，1-9岩心腔，1-10下垫板，1-11围压加压口，1-12下加载轴，1-13下密封盖，1-14下滑套，1-15左下加载轴，1-16左上加载轴，1-17脉动酸入口，1-18左钢盖，1-19上滑套，1-20上加载轴，1-21围压泄压口,1-22上密封盖；2右液压千斤顶，2-1右液压千斤顶上泄压口，2-2右液压千斤顶上腔体，2-3右液压千斤顶上加压口，2-4右液压千斤顶下加压口，2-5右液压千斤顶下泄压口，2-6右液压千斤顶下腔体，2-7右液压千斤顶下加载轴，2-8右液压千斤顶上加载轴；3下液压千斤顶，3-1下液压千斤顶加压口，3-2支撑座，3-3下液压千斤顶腔体，3-4地脚螺栓，3-5下液压千斤顶泄压口，3-6下液压千斤顶加载轴；4左液压千斤顶，4-1左液压千斤顶上加载轴，4-2左液压千斤顶下加载轴，4-3左液压千斤顶下腔体，4-4左液压千斤顶下泄压口，4-5左液压千斤顶下加压口，4-6左液压千斤顶上加压口，4-7左液压千斤顶上泄压口，4-8左液压千斤顶上腔体；5上加载装置，5-1固定加载轴；6应变仪；7应力应变采集计算机；8收集计量装置；9手摇泵a；10三通阀a，10-1三通阀a的1接口，10-2三通阀a的2接口，10-3三通阀a的3接口；11手摇泵b；12三通阀b，12-1三通阀b的1接口，12-2三通阀b的2接口，12-3三通阀b的3接口；13三通阀c，13-1三通阀c的1接口，13-2三通阀c的2接口，13-3三通阀c的3接口；14三通阀d，14-1三通阀d的1接口，14-2三通阀d的2接口，14-3三通阀d的3接口；15压力传感器；16脉动压力采集计算机；17酸槽；18过滤器；19脉动发生器，19-1工作液酸腔，19-2进液单向阀，19-3出液单向阀，19-4柱塞a，19-5三通接头a，19-6液压油腔，19-7加压腔，19-8三通接头b，19-9柱塞b，19-10泄压腔，19-11联动活塞杆，19-12固定密封板；20液压站；21伺服阀，a、d孔为从伺服阀流出的单向孔，b、c孔为流入伺服阀的单向孔；22控制仪；23指令计算机。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1至图6所示，本实施例提供一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置。脉动装置用于产生具有一定脉动特征的注入酸；岩样夹持装置用于放置不同特性的岩心；控制分析装置用于提供和分析岩样在不同条件下的数据；加载装置用于提供外力加载给岩样使其发生变形直至断裂。
脉动装置包括脉动发生器19，如图4所示，脉动发生器用于输出脉动酸液，脉动发生器与岩样夹持装置相连。
岩样夹持装置包括岩心夹持器1，岩心夹持器1两端设有左岩心塞和右岩心塞；岩心夹持器1内设有橡胶套筒1-2，橡胶套筒1-2与岩心夹持器壁间设有上垫板1-1和下垫板1-10，橡胶套筒1-2内的空心区域为岩心腔1-9，岩心腔内用于放置岩样，左岩心塞外侧设有脉动酸入口1-17，脉动酸入口1-17与岩心腔1-9相通；岩心夹持器壁上设有上滑套1-19和下滑套1-14，上滑套1-19和下滑套1-14内均设有加载轴：如图1所示的上加载轴1-20和下加载轴1-12，上滑套1-19外壁设有围压泄压口1-21，下滑套1-14外壁设有围压加压口1-11，右岩心塞设有出线孔1-5。
所述加载装置包括左液压千斤顶4、右液压千斤顶2、上加载装置5、下加载装置，左液压千斤顶4、右液压千斤顶2用于对左岩心塞和右岩心塞加载，上加载装置5用于对岩心夹持器上侧加载，下加载装置用于对岩心夹持器下侧加载，下加载装置为下液压千斤顶3。
左岩心塞连接左液压千斤顶4，右岩心塞连接右液压千斤顶2，上加载装置连接上滑套内的上加载轴1-20，下加载装置连接下滑套内的下加载轴1-12。
所述控制分析装置包括应力应变采集计算机7、应变仪6，如图6所示，应力应变采集计算机7通过应变仪6与岩样夹持装置相连，应变仪通过数据线接入右岩心塞出线孔中。
实施例2：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，右岩心塞外侧设有回压阀1-6，回压阀1-6与岩心腔1-9相通，回压阀1-6与收集计量装置8相连。
实施例3：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例1所述，所不同的是，左岩心塞设有左钢盖1-18，右岩心塞设有右钢盖1-8。左、右岩心塞的一端插入橡胶套筒内，另一端穿过左钢盖1-18、右钢盖1-8进行密封处理。
实施例4：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例2所述，所不同的是，脉动发生器19包括相连的液压油腔19-6和工作液酸腔19-1，液压油腔19-6和工作液酸腔19-1之间设有固定密封板19-12，液压油腔和工作液酸腔内均设有柱塞，如图4中的柱塞a 19-4和柱塞b 19-9，两个柱塞之间连接设有联动活塞杆19-11，联动活塞杆19-11贯穿固定密封板19-12设置，液压油腔内通过柱塞b分为加压腔19-7和泄压腔19-10，加压腔和泄压腔分别设有三通接头，如图4中的三通接头b 19-8和三通接头a 19-5；工作液酸腔19-1设有进液单向阀19-2和出液单向阀19-3，进液单向阀19-2与酸槽17相连，出液单向阀19-3与岩样夹持装置相连。
脉动装置还包括液压站20、伺服阀21、控制仪22、指令计算机23，液压站的进液口、出液口分别与伺服阀的进液口、出液口相连，如图6所示，液压站用于提供工作用油压；伺服阀上设有四个单向孔，其中两个单向孔与加压腔的三通接头连接，另外两个单向孔与泄压腔的三通接头连接；指令计算机与控制仪相连，控制仪与伺服阀相连，指令计算机与控制仪用于控制伺服阀。
实施例5：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例4所述，所不同的是，酸槽17与工作液酸腔19-1之间设有过滤器18。酸液经过过滤后进入工作液酸腔。
实施例6：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例4所述，所不同的是，出液单向阀19-3与岩样夹持装置之间还设有压力传感器15，压力传感器15与脉动压力采集计算机16相连。
实施例7：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例6所述，所不同的是，上加载装置5为固定加载装置，包括固定加载轴5-1，固定加载轴5-1与上滑套内的上加载轴1-20连接。
实施例8：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例7所述，所不同的是，下加载装置为下液压千斤顶3，下液压千斤顶与下滑套内的下加载轴连接。
下液压千斤顶3设有下液压千斤顶腔体3-3，下液压千斤顶腔体下方设有支撑座3-2，支撑座上设有地脚螺栓3-4，下液压千斤顶腔体3-3上设有下液压千斤顶加压口3-1、下液压千斤顶泄压口3-5、下液压千斤顶加载轴3-6，下液压千斤顶加载轴3-6与下滑套内的下加载轴1-12相连。
实施例9：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例8所述，所不同的是，所述加载装置还包括手摇泵，手摇泵的数量为两个，如图6所示，包括手摇泵a 9和手摇泵b 11，手摇泵a 9通过三通阀a 10与围压加压口1-11、下液压千斤顶加压口3-1相连，手摇泵b 11通过三通阀b 12、三通阀c 13、三通阀d 14与左液压千斤顶4、右液压千斤顶2相连。
实施例10：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例9所述，所不同的是，左液压千斤顶包括腔体，腔体上设有加压口和泄压口，腔体一侧设有加载轴，加载轴与左岩心塞相连；右液压千斤顶包括腔体，腔体上设有加压口和泄压口，腔体一侧设有加载轴，加载轴与右岩心塞相连。
实施例11：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其结构如实施例10所述，所不同的是，左液压千斤顶4、右液压千斤顶2均设置包括上腔体和下腔体，如图2-1、图2-2所示，上腔体设有上加压口、上泄压口、上加载轴，下腔体设有下加压口、下泄压口、下加载轴。
左岩心塞包括左上加载轴1-16、左下加载轴1-15，右岩心塞包括右上加载轴1-4、右下加载轴1-7，左上加载轴1-16、左下加载轴1-15与左液压千斤顶上腔体4-8和左液压千斤顶下腔体4-3位置对应，右上加载轴1-4、右下加载轴1-7与右液压千斤顶上腔体2-2和右液压千斤顶下腔体2-6位置对应。
实施例12：
一种利用实施例11所述脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置进行酸化复合作用下实验的操作方法，包括以下步骤：
(1)根据实验要求，制作岩样，钻取岩心，将钻取的岩心进行打磨处理，完成后对其进行饱和处理，模拟地层环境，岩样直径为2.5cm；
(2)根据要求连接实验设备，连接设备时，应将岩心夹持器伸出的上加载轴1-20与上加载装置5的固定加载轴5-1处于临界接触状态，看似接触却无力作用；
(3)将岩样放入岩心夹持器中，将左岩心塞、右岩心塞、左钢盖1-18和右钢盖1-8依次配合好，固定密封岩心夹持器1，为脉动酸化实验做准备；
(4)打开围压加压口，利用手摇泵给岩心腔加载围压；打开三通阀a10的2接口10-2和1接口10-1，关闭3接口10-3，使用手摇泵a9对岩心夹持器1岩心腔1-9内的岩心加载围压，根据实验要求，保证加载围压始终大于驱替压力3-5MPa即可，以防止注入流体在在实验过程中从橡胶套筒1-2和岩心接触面处发生窜流，影响脉动酸化实验效果；
(5)先向岩心夹持器1中岩心稳定注水，直至岩心夹持器1中流入收集计量装置8中的水稳定，停止注水；
(6)打开控制仪22、指令计算机23、脉动压力采集计算机16及软件STI振动台控制系统；
(7)启动液压站，提供油压；
(8)点击指令计算机23STI振动台控制系统开始按钮，在指令计算机23上给定一个目标频率与电压值：3Hz，1V，使其对伺服阀21产生指令；
(9)观察脉动压力采集计算机16显示，待脉动发生器19产生的脉动酸脉动特征稳定后，实验开始，通过岩心夹持器上的脉动酸入口，注入岩心腔中；
(10)根据实验设计将脉动注入酸以一定的PV数(5PV)通过岩心夹持器1上的脉动酸入口1-17注入岩心中，当有流体流出时利用接在回压阀1-6处的收集计量装置8收集计量，脉动注酸20min后，关闭脉动装置，暂停注酸，闷井30min后，使脉动酸与岩石充分接触，脉动酸化实验结束；
(11)更换岩心，利用控制变量法，改变脉动幅值、频率、累计作用时间、酸液体系、注入PV数、酸液浓度等参数，重复上述实验步骤(3)-(10)。
本实施例旨在根据实验设计的脉动酸化参数对岩心进行模拟地层岩心状态处理，所涉及到的数据为自变量，并非因变量，不是为了得出实验数据，而是为了处理岩心，然后拿处理过的岩心去做各种岩石力学参数测试，这才会得出一些具体实验数据，本实施例并未涉及之后的力学测试。以图7为例，图7是本实施例处理过的岩心，用于实施例16中岩心单轴抗压强度测试结果与未处理以及只酸化处理的对比结果图，由此可见脉动酸化对岩石单轴抗压强度具有明显降低作用，该室内实验装置及方法对研究脉动酸化对岩石力学性质形象规律具有重要意义。
实施例13：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置进行酸化复合作用下实验的操作方法，其步骤如实施例12所述，所不同的是：步骤(10)中，脉动注酸10min后，关闭脉动装置，暂停注酸，闷井20min后，使脉动酸与岩石充分接触，脉动酸化实验结束。
实施例14：
一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置进行酸化复合作用下实验的操作方法，其步骤如实施例12所述，所不同的是：步骤(10)中，脉动注酸60min后，关闭脉动装置，暂停注酸，闷井120min后，使脉动酸与岩石充分接触，脉动酸化实验结束。
实施例15：
一种利用实施例11所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置、在进行了实施例12所述的脉动酸化复合实验后进行抗拉强度测试的实验方法，利用了实施例11所述的实验装置和实施例12所述的实验方法处理过的岩心，具体操作过程如下：
(1)实施例12的脉动酸化复合实验结束后，停止脉动发生装置，拿走收集计量装置8。
(2)打开岩心夹持器1的围压泄压口1-21，卸载围压，使岩心夹持器1内的岩心处于无侧限状态。
(3)启动应变仪6和应力应变采集计算机7及相关软件，新建任务。
(4)打开三通阀a10的3接口10-3和1接口10-1，关闭2接口10-2，利用手摇泵a9通过下液压千斤顶加压口3-1加压，保证下液压千斤顶加载轴3-6作用于岩心夹持器1的下加载轴1-12上，同时保证上加载装置5的固定加载轴5-1作用于岩心夹持器1的上加载轴1-20上。
(5)实验开始，点击应力应变采集计算机7上软件的开始按钮，记录岩石在受力状态下的加载变化过程。
(6)直至岩心发生断裂，实验结束。
(7)停止软件运行，保存实验数据。
(8)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。
实施例16：
一种利用实施例11所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置、在进行了实施例12所述的脉动酸化复合实验后进行抗压强度测试(岩石压缩变形实验)的实验方法，利用实施例11所述的实验装置和实施例12所述的实验方法处理过的岩心，具体操作过程如下：
抗压强度测试可分为单轴抗压强度测试和三轴(真三轴和拟三轴)抗压强度测试，本发明实验装置仅提供单轴和拟三轴抗压强度测试条件。脉动实验结束后，立即进行抗压强度测试实验。
拟三轴脉动复合酸化抗压强度测试实验，步骤如下：
(1)实施例12的脉动复合酸化实验结束后，停止脉动发生装置，拿走收集计量装置8。
(2)启动应变仪6和应力应变采集计算机7及相关软件，新建任务。
(3)打开三通阀b12三通阀c13三通阀d14所有接口，利用手摇泵b11同时给左液压千斤顶4和右液压千斤顶2加压，保证液压千斤顶的加载轴以同样大小的力作用于岩心夹持器1的左右岩心塞上。
(4)实验开始，点击应力应变采集计算机7上软件的开始按钮，记录岩石在受力状态下的加载变化过程。
(5)直至岩心发生断裂，实验结束。
(6)停止软件运行，保存实验数据。
(7)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。
单轴脉动复合酸化抗压强度测试实验，步骤如下：
(1)实施例12的脉动复合酸化实验结束后，停止脉动发生装置，拿走收集计量装置8。
(2)打开岩心夹持器1的围压泄压口1-21，卸载围压，使岩心夹持器1内的岩心处于无侧限状态。
(3)启动应变仪6和应力应变采集计算机7及相关软件，新建任务。
(4)打开三通阀b12三通阀c13三通阀d14所有接口，利用手摇泵b11同时给左液压千斤顶4和右液压千斤顶2加压，保证液压千斤顶的加载轴以同样大小的力作用于岩心夹持器1的左右岩心塞上。
(5)实验开始，点击应力应变采集计算机7上软件的开始按钮，记录岩石在受力状态下的加载变化过程。
(6)直至岩心发生断裂，实验结束。
(7)停止软件运行，保存实验数据。
(8)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。
实施例17
一种利用实施例11所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置、在进行了实施例12所述的脉动酸化复合实验后进行抗剪强度测试的实验方法，利用实施例11所述的实验装置和实施例12所述的实验方法处理过的岩心，具体操作过程如下：
(1)实施例12的脉动复合酸化实验结束后，停止脉动发生装置，拿走收集计量装置8。
(2)打开岩心夹持器1的围压泄压口1-21，卸载围压，使岩心夹持器1内的岩心处于无侧限状态。
(3)启动应变仪6和应力应变采集计算机7及相关软件，新建任务。
(4)打开三通阀b12的所有接口，打开三通阀c13的1接口13-1和2接口13-2，关闭3接口13-3，打开三通阀d14的1接口14-1和3接口14-3，关闭2接口14-2，利用手摇泵b11通过三通阀b12的1接口12-1给左液压千斤顶下加压口4-5和右液压千斤顶上加压口2-3供压，保证左液压千斤顶下加载轴4-2与右液压千斤顶上加载轴2-8以相同大小的力作用于岩心夹持器1上的左下加载轴1-15、右上加载轴1-4。
(5)实验开始，点击应力应变采集计算机7上软件的开始按钮，记录岩石在受力状态下的加载变化过程。
(6)直至岩心发生断裂，实验结束。
(7)停止软件运行，保存实验数据。
(8)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。

Claims (10)

1.一种脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置；
所述脉动装置包括脉动发生器，脉动发生器用于输出脉动酸液，脉动发生器与岩样夹持装置相连；
所述岩样夹持装置包括岩心夹持器，岩心夹持器两端设有左岩心塞和右岩心塞；岩心夹持器内设有橡胶套筒，橡胶套筒与岩心夹持器壁间设有上垫板和下垫板，橡胶套筒内的空心区域为岩心腔，岩心腔内用于放置岩样，左岩心塞外侧设有脉动酸入口，脉动酸入口与岩心腔相通；岩心夹持器壁上设有上滑套和下滑套，上滑套和下滑套内均设有加载轴，上滑套外壁设有围压泄压口，下滑套外壁设有围压加压口，右岩心塞设有出线孔；
所述加载装置包括左液压千斤顶、右液压千斤顶、上加载装置、下加载装置，左液压千斤顶、右液压千斤顶用于对左岩心塞和右岩心塞加载，上加载装置用于对岩心夹持器上侧加载，下加载装置用于对岩心夹持器下侧加载；
左岩心塞连接左液压千斤顶，右岩心塞连接右液压千斤顶，上加载装置连接上滑套内的加载轴，下加载装置连接下滑套内的加载轴；
所述控制分析装置包括应力应变采集计算机、应变仪，应力应变采集计算机通过应变仪与岩样夹持装置相连，应变仪通过数据线接入右岩心塞出线孔中。
2.根据权利要求1所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，右岩心塞外侧设有回压阀，回压阀与岩心腔相通，回压阀与收集计量装置相连；
优选的，左岩心塞设有左钢盖，右岩心塞设有右钢盖。
3.根据权利要求2所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，脉动发生器包括相连的液压油腔和工作液酸腔，液压油腔和工作液酸腔之间设有固定密封板，液压油腔和工作液酸腔内均设有柱塞，两个柱塞之间连接设有联动活塞杆，联动活塞杆贯穿固定密封板设置，液压油腔内通过柱塞分为加压腔和泄压腔，加压腔和泄压腔分别设有三通接头；工作液酸腔设有进液单向阀和出液单向阀，进液单向阀与酸槽相连，出液单向阀与岩样夹持装置相连；
脉动装置还包括液压站、伺服阀、控制仪、指令计算机，液压站的进液口、出液口分别与伺服阀的进液口、出液口相连，液压站用于提供工作用油压；伺服阀上设有四个单向孔，其中两个单向孔与加压腔的三通接头连接，另外两个单向孔与泄压腔的三通接头连接；指令计算机与控制仪相连，控制仪与伺服阀相连，指令计算机与控制仪用于控制伺服阀；
优选的，酸槽与工作液酸腔之间设有过滤器。
4.根据权利要求3所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，出液单向阀与岩样夹持装置之间还设有压力传感器，压力传感器与脉动压力采集计算机相连。
5.根据权利要求4所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，上加载装置为固定加载装置，包括固定加载轴，固定加载轴与上滑套内的加载轴连接。
6.根据权利要求4所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，下加载装置为下液压千斤顶，下液压千斤顶与下滑套内的加载轴连接；
优选的，下液压千斤顶设有下液压千斤顶腔体，下液压千斤顶腔体下方设有支撑座，支撑座上设有地脚螺栓，下液压千斤顶腔体上设有下液压千斤顶加压口、下液压千斤顶泄压口、下液压千斤顶加载轴，下液压千斤顶加载轴与下滑套内的加载轴相连。
7.根据权利要求6所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，所述加载装置还包括手摇泵，手摇泵的数量为两个，包括手摇泵a和手摇泵b，手摇泵a通过三通阀与围压加压口、下加载装置相连，手摇泵b通过三通阀与左液压千斤顶、右液压千斤顶相连。
8.根据权利要求7所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，左液压千斤顶包括腔体，腔体上设有加压口和泄压口，腔体一侧设有加载轴，加载轴与左岩心塞相连；右液压千斤顶包括腔体，腔体上设有加压口和泄压口，腔体一侧设有加载轴，加载轴与右岩心塞相连。
9.根据权利要求8所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置，其特征在于，左液压千斤顶、右液压千斤顶均设置包括上腔体和下腔体，上腔体设有上加压口、上泄压口、上加载轴，下腔体设有下加压口、下泄压口、下加载轴；
左岩心塞包括左上加载轴、左下加载轴，右岩心塞包括右上加载轴、右下加载轴，左上加载轴、左下加载轴与左液压千斤顶的上腔体和下腔体位置对应，右上加载轴、右下加载轴与右液压千斤顶的上腔体和下腔体位置对应。
10.一种利用实施例9所述的脉动复合酸化饱和岩石力学参数测试实验装置的操作方法，包括以下步骤：
(1)根据实验要求，制作岩样，对岩样进行实验预处理；优选的，步骤(1)中，预处理包括岩心钻取、切割、打磨、抽真空饱和油处理，岩样直径为2.5cm；
(2)根据要求连接实验设备；
(3)将岩样放入岩样夹持装置中，密封岩心腔；
(4)打开围压加压口，给岩心腔加载围压；
(5)稳定注水直至岩心夹持器中的出液稳定后，停止注水；
(6)打开控制仪、指令计算机、脉动压力采集计算机及软件STI振动台控制系统；
(7)启动液压站，提供油压；
(8)在指令计算机上给定一个目标频率与电压值，使其对伺服阀产生指令；
(9)待脉动发生器产生的脉动酸脉动特征稳定后通过岩心夹持器上的脉动酸入口，注入岩心腔中；
(10)根据实验设计以一定的PV数脉动注入10min-60min后，暂停注酸，闷井20min-120min后停止脉动酸化实验；
(11)根据实验目标，无需卸载岩样，直接对岩样直接进行岩石力学参数测试实验；
(12)当进行岩石三轴抗压强度测试时、保持岩心围压；当不是进行岩石三轴抗压强度测试时、打开岩心夹持器上的围压泄压口卸载围压；
(13)启动应变仪和应力应变采集计算机及对应软件，新建任务；
(14)给对应加载装置提供压力，使其对岩样加载；
(15)实验开始，点击应力应变采集计算机上软件的开始按钮，记录岩样在受力状态下的加载变化过程；
(16)直至岩样发生断裂，实验结束；
(17)停止软件运行，保存实验数据；
(18)更换岩样，利用控制变量法，改变脉动幅值、频率、累计作用时间、酸液体系、注入PV数、酸液浓度的参数值；其中：脉动幅值是脉动发生器提供给脉动酸的压力幅值，通过调节液压站的压力来控制，频率是脉动注酸的频率，通过在指令计算机中的STI振动台控制系统软件修改频率值，使其作用于伺服阀，从而以特定频率注入；重复上述实验步骤(3)-(17)；
(19)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。
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