脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910587683.8 (22)申请日 2019.07.02 (71)申请人 中国石油大学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 林树军刘静吴飞鹏蒲春生 王宇川林渤白云 (74)专利代理机构 济南金迪知识产权代理有限 公司 37219 代理人 王楠 (51)Int.Cl. G01N 3/10(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N。

2、 1/28(2006.01) (54)发明名称 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测 试实验方法 (57)摘要 本发明涉及一种脉动注水作用下饱和岩石 力学性质测试实验方法， 属于岩石力学性质探究 技术领域， 方法所涉及的装置包括脉动装置、 岩 样夹持装置、 加载装置和控制分析装置， 脉动装 置用于提供脉动水注入， 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。 本方法 可用于饱和岩石脉动注水复合实验和对脉动注 水后的岩心进行岩石力学性质测试实验， 以此来 探究脉动注水过程中不同脉动参数对岩石力学 参数的影响规律， 进而为矿场施工提供理论。

3、依 据。 权利要求书3页 说明书9页 附图4页 CN 110208098 A 2019.09.06 CN 110208098 A 1.一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在于， 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)根据要求连接实验装置， 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， 脉动发生器包括相连的液压油腔和工作液水腔， 液压 油腔和工作液水腔之间设有固定密封板， 液压油腔和工作液水腔内均设有柱塞， 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。

4、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； 工作液水腔设有进液单向阀和出液单 向阀， 进液单向阀与水槽相连， 出液单向阀与岩样夹持装置相连， 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； 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； 。

5、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水入口， 脉动水入口与 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。

6、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； (3)将岩样放入岩心夹持器中， 密封岩心夹持器； (4)打开围压加压口， 给岩样加载围压； (5)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； (6)启动液压站， 提供油压； (7)在指令计算机上给一个目标频率与电压值， 使其对伺服阀产生指令； (8)待脉动发生器产生的。

7、脉动水脉动特征稳定后通过岩心夹持器上的脉动水入口， 注 入岩心中； (9)根据实验设计脉动注入10min-60min后， 停止脉动注水实验； (10)根据实验目标， 无需卸载岩心， 直接对岩心直接进行岩石力学性质测试实验； (11)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； (12)启动应变仪和应力应变采集计算机及相关软件， 新建任务； (13)给对应加载装置提供压力， 使其对岩心加载； 权利要求书 1/3 页 2 CN 110208098 A 2 (14)实验开始， 点击应力应变采集计算机上软件的开始按钮， 记。

8、录岩石在受力状态下 的加载变化过程； (15)直至岩心发生断裂， 实验结束； (16)停止软件运行， 保存实验数据； (17)更换岩心， 利用控制变量法， 改变脉动幅值、 频率、 累计作用时间的参数值， 重复上 述实验步骤(3)-(16)； 其中： 脉动幅值是脉动发生器提供给脉动水的压力幅值， 脉动幅值通 过调节液压站的压力来控制， 频率是脉动注水的频率， 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； (18)卸载泄压、 整理实验器材， 处理实验数据。 2.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 。

9、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。 3.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 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。 4.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 左岩心塞设有左钢盖， 右岩心塞设有右钢盖。 5.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 水槽与工作液水腔之间设有过滤器。 6.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱。

10、和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 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。 7.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 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， 步骤(2)中， 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。 8.根据权利要求1所述的脉动注。

11、水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 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； 步骤(4)中， 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1-8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。 9.根据权利要求1所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 左液压千斤顶包括腔体， 。

12、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。 10.根据权利要求9所述的脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 其特征在 于， 步骤(2)中， 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 权利要求书 2/3 页 3 CN 110208098 A 3 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。

13、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。 权利要求书 3/3 页 4 CN 110208098 A 4 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法 技术领域 0001 本发明涉及一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 特别是脉动注 水作用下饱和岩石力学性质测试方法， 属于岩石力学性质探究技术领域。 背景技术 0002 随着我国石油、 天然气开发的不断深入， 低渗油藏已经成为石油行业发展的重要 潜力， 然而由于一些低渗透储层出现注水困难， 欠注现象严重， 剩余油得不到有效的驱替， 油层动用程度差， 因此， 亟需辅助开。

14、发技术手段提高油藏内部原油动用程度和采收率。 0003 脉动注水技术是以多孔介质力学为基础而发展起来的一种提高采收率新技术。 通 过将稳定的注入液体利用脉冲注液工具转化成周期性脉冲注液， 产生低频、 高幅压力和震 动波， 一方面可使地层形成裂缝网和破碎堵塞物， 提高近井地带的渗透率， 另一方面可以扩 大油藏深部注水波及面积， 从而达到增产增注提高原油采收率的目的。 脉动注水技术具有 施工简单、 操作性强、 设备运行、 维护和管理成本相对较低， 关键是该措施不影响油水井正 常生产。 0004 然而， 目前对脉动注水的研究主要集中在脉动作用下油水渗流机理、 工艺性质优 化及脉动设备研发上， 而对脉。

15、动作用下储层岩石力学性质及岩石损伤和破坏机制研究较 少， 导致对脉动注水下微观力学机制及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， 为探究水力脉动对饱和岩石力 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 一种室内模拟装置的测试方法， 即水力脉动注水岩石力学性质测试方法。 发明内容 0005 针对目前的技术现状， 本发明提供了一种可在一台实验装置上分别进行脉动注水 实验及注水后抗拉、 抗压、 抗剪切等力学性能一体化测试实验的方法。 0006 本发明的技术方案如下： 0007 一种脉动注水。

16、作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 包括以下步骤： 0008 (1)根据实验要求， 制作岩样， 对岩样进行实验预处理； 0009 (2)根据要求连接实验装置， 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； 0010 所述脉动装置包括脉动发生器， 脉动发生器包括相连的液压油腔和工作液水腔， 液压油腔和工作液水腔之间设有固定密封板， 液压油腔和工作液水腔内均设有柱塞， 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； 工作液水腔设有进液单向阀和出 液单向阀， 进液单向阀与水槽相连，。

17、 出液单向阀与岩样夹持装置相连， 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； 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 说明书 1/9 页 5 CN 110208098 A 5 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； 0011 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。

18、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水入口， 脉动水入 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； 0012 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； 0013 左岩心塞连接左液压千。

19、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； 0014 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； 0015 (3)将岩样放入岩心夹持器中， 密封岩心夹持器； 0016 (4)打开围压加压口， 给岩样加载围压； 0017 (5)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； 0018 (6)启动液压站， 提供油压； 0019 (7)在指令计算机上给一个目标频率与电压值， 使其对伺服阀产生指令； 0020 (8。

20、)待脉动发生器产生的脉动水脉动特征稳定后通过岩心夹持器上的脉动水入 口， 注入岩心中； 0021 (9)根据实验设计脉动注入10min-60min后， 停止脉动注水实验； 0022 (10)根据实验目标， 无需卸载岩心， 直接对岩心直接进行岩石力学性质测试实验； 0023 (11)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； 0024 (12)启动应变仪和应力应变采集计算机及相关软件， 新建任务； 0025 (13)给对应加载装置提供压力， 使其对岩心加载； 0026 (14)实验开始， 点击应力应变采集计算机上软。

21、件的开始按钮， 记录岩石在受力状 态下的加载变化过程； 0027 (15)直至岩心发生断裂， 实验结束； 0028 (16)停止软件运行， 保存实验数据； 0029 (17)更换岩心， 利用控制变量法， 改变脉动幅值、 频率、 累计作用时间的参数值， 重 复上述实验步骤(3)-(16)； 其中： 脉动幅值是脉动发生器提供给脉动水的压力幅值， 脉动幅 值通过调节液压站的压力来控制， 频率是脉动注水的频率， 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； 0030 (18)卸载泄压、 整理实验器材， 处理实验数据。 所测试的岩石力学参数包括抗拉。

22、强 度、 抗压强度、 抗剪强度、 弹性模量和泊松比。 0031 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。 说明书 2/9 页 6 CN 110208098 A 6 0032 进一步优选的， 步骤(1)中， 岩样直径为2.5cm。 0033 优选的， 步骤(2)中， 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。 0034 优选的， 步骤(2)中， 左岩心塞设有左钢盖， 右岩心塞设有右钢盖。 进行密封处理。 0035 优选的， 步骤(2)中， 水槽与工作液水腔之间设有过滤器。 水液经过过滤后进入工 作液水腔。 0036 优选。

23、的， 步骤(2)中， 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。 0037 优选的， 步骤(2)中， 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。 0038 进一步优选的， 步骤(2)中， 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。 0039 优选的， 步骤(2)中， 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。

24、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。 0040 优选的， 步骤(2)中， 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。 0041 进一步优选的， 步骤(2)中， 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； 0042 左岩心塞包括左上加载轴、 左下加载轴， 右岩心塞包括。

25、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。 0043 本发明的工作原理如下： 0044 本装置可以对满足实验要求的饱和岩心进行脉动注水实验及岩石力学性质测试 实验， 从而探究脉动对岩石力学性质的影响规律。 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， 脉动发生器将水槽中的水以一定的脉动特征经 过压力传感器注入岩心中。 夹持装置中的围压加压口用于给岩心加载围压， 。

26、围压具有两重 作用， 一方面用于抱紧岩心防治脉动注水时， 脉动水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性质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； 脉动水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； 脉动流体出口端接有回压阀， 一方面起到憋压的效果， 使某脉动水 尽可能在岩心中扩大波及面积， 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流体和电缆提供通道， 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。

27、载轴， 此时 说明书 3/9 页 7 CN 110208098 A 7 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。 0045 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脉动水从岩心和橡胶套筒的接触面间窜流。 其次利用脉动装置使注 入水具有稳定的脉动频率和幅值， 将脉动水注入岩心夹持器中， 使其作用于内腔岩心一段 时间(实验要求。

28、)， 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。 0046 本发明的有益效果在于： 0047 本发明实验装置易于安装， 操作简便， 安全性能高， 巧妙将饱和岩心脉动注水与岩 石力学性质测试结合， 使其一体化。 0048 本发明实验方法可用于饱和岩石脉动注水复合实验和对脉动注水后的岩心进行 岩石力学性质测试实验， 以此来探究脉动注水过程中不同脉动参数(脉动频率、 脉动压力幅 值、 脉动累积作用时间、 脉动方式)对岩石力学参数(抗拉强度、 抗。

29、压强度、 抗剪强度、 弹性模 量和泊松比)的影响规律， 进而为矿场施工提供理论依据。 附图说明 0049 图1为本发明中岩样夹持装置的结构示意图； 0050 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； 0051 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； 0052 图3-1为本发明中加载装置中的上加载装置结构示意图； 0053 图3-2为本发明中加载装置中的下加载装置结构示意图； 0054 图4为本发明中脉动装置中的脉动发生器结构示意图； 0055 图5为本发明中整个加载装置的加载位置示意图； 0056 图6为本发明整个实验装置连接关系示意图； 0057 图7为本发明处。

30、理过的岩心与未处理的岩心在单轴抗压强度测试中的结果对比 图； 0058 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脉动水入口， 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，。

31、 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 说明书 4/9 页 8 CN 110208098 A 8 左液压千斤顶上加压。

32、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。

33、力传感器； 16脉动压力采集计算机； 17 水槽； 18过滤器； 19脉动发生器， 19-1工作液水腔， 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 0059 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。 0060 实施例1： 0061 一种脉动注。

34、水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 包括以下步骤： 0062 (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； 0063 (2)根据要求连接实验装置， 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； 0064 所述脉动装置包括脉动发生器19， 脉动发生器19包括相连的液压油腔19-6和工作 液水腔19-1， 液压油腔19-6和工作液水腔19-1之间设有固定密封板19-12， 液压油腔和工作 液水腔内均设有柱塞， 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。

35、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； 工作液水腔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与水槽17相连， 出液单向阀19-3与岩样夹持装置相连。 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。 0065 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。

36、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。 0066 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 动水入口1-17， 脉动水入口1-17与岩心腔1-9相通。

37、； 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。 说明书 5/9 页 9 CN 110208098 A 9 0067 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， 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。

38、-1与上滑 套内的上加载轴1-20接触连接， 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。 0068 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。 0069 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， 上加载装置接触连 接上滑套内的上加载轴1-20， 下加载装置接触连接下滑套内的下加载轴1-12。 0070 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。 0071 连接设备时， 应。

39、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。 0072 (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， 为脉动实验做准备； 0073 (4)打开围压加压口1-11， 给岩样加载围压； 0074 (5)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； 0075 (6)启动液压站20， 提供油压； 0076 (7)点击指令计算机23相关软件开始按钮， 在指令计算机上给一个目标频率与电 压值： 3Hz， 1V， 使其对伺。

40、服阀21产生指令； 0077 (8)观察脉动压力采集计算机16显示， 待脉动发生器19产生的脉动水脉动特征稳 定后， 实验开始； 0078 (9)将脉动注入水通过岩心夹持器1上的脉动水入口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， 根据实验设计脉动注入 20min后， 关闭脉动装置， 停止脉动注水实验。 0079 (10)更换岩心， 利用控制变量法， 变化脉动幅值、 频率、 累计作用时间等参数， 重复 上述实验步骤(3)-(9)。 0080 本实施例提供的步骤旨在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， 。

41、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。 0081 实施例2： 0082 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 步骤如实施例1所述， 所不 同的是： 步骤(2)中， 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。 0083 实施例3： 0084 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 步骤如实施例1所述， 所不 同的是： 步骤(2)中， 水槽17与工作液。

42、水腔19-1之间设有过滤器18。 水液经过过滤后进入工 说明书 6/9 页 10 CN 110208098 A 10 作液水腔。 0085 实施例4： 0086 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 步骤如实施例1所述， 所不 同的是： 步骤(2)中， 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。 0087 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-。

43、6与下滑套内的下加 载轴1-12相连。 0088 实施例5： 0089 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 步骤如实施例4所述， 所不 同的是： 步骤(2)中， 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。 0090 步骤(4)中， 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。

44、夹持器1岩心腔1-8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。 以防止脉动注入流体在在脉动实验过程中从橡胶套筒1-2和岩心接 触面处发生窜流， 影响脉动实验效果。 0091 实施例6： 0092 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 步骤如实施例5所述， 所不 同的是： 步骤(2)中， 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。 0093 实施例7： 0094 一种脉动注水作用下饱和岩石。

45、力学性质测试实验方法， 步骤如实施例6所述， 所不 同的是： 步骤(2)中， 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。 0095 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。 0096 实。

46、施例8： 0097 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 利用实施例7所述的实验 方法处理过的岩心， 再进行抗剪强度测试， 步骤如下： 0098 (1)脉动实验结束后， 停止脉动发生装置， 拿走收集计量装置8。 0099 (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。 说明书 7/9 页 11 CN 110208098 A 11 0100 (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。 0101 (4)打开三通阀b12的所有接口， 打开三通阀c 13的1接口13-1和2接口13-2， 关闭3 接口13-3， 打开。

47、三通阀d 14的1接口14-1和3接口14-3， 关闭2接口14-2， 利用手摇泵b 11通 过三通阀b 12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。 0102 (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。 0103 (6)直至岩心发生断裂， 实验结束。 0104 (7)停止软件运行， 保存实验数据。 0105 (8)卸载泄压、 整理实验器材， 处理实验数据。 0。

48、106 实施例9： 0107 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 利用实施例5所述的实验 方法处理过的岩心， 再进行抗拉强度测试， 步骤如下： 0108 (1)脉动实验结束后， 停止脉动发生装置， 拿走收集计量装置8。 0109 (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。 0110 (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。 0111 (4)打开三通阀a 10的3接口10-3和1接口10-1， 关闭2接口10-2， 利用手摇泵a 9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。

49、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。 0112 (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。 0113 (6)直至岩心发生断裂， 实验结束。 0114 (7)停止软件运行， 保存实验数据。 0115 (8)卸载泄压、 整理实验器材， 处理实验数据。 0116 实施例10： 0117 一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法， 利用实施例5所述的实验 方法处理过的岩心， 再进行抗压强度测试(岩石压缩变形实验)， 步骤如下： 0118 抗压强度测试可分为单。

50、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。 0119 拟三轴饱和岩石脉动注水作用下抗压强度测试实验， 步骤如下： 0120 (1)脉动实验结束后， 停止脉动发生装置， 拿走收集计量装置8。 0121 (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。 0122 (3)打开三通阀b 12三通阀c 13三通阀d 14所有接口， 利用手摇泵b 11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。 说明书 8/。