CN105372119A - 能量控制下的振动致裂试验装置 - Google Patents

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李树刚
林海飞
翟雨龙
赵鹏翔
肖鹏
丁洋
魏宗勇
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Abstract

本发明公开了一种能量控制下的振动致裂试验装置，包括无侧限抗压强度试验仪、试件、对试件进行固定的环形铁箍以及用于振动输出的激振机构，激振机构包括激振器、支座、传动螺杆、功率放大器和信号发生器，功率放大器与信号发生器连接，信号发生器经功率放大器连接后与激振器连接；激振器固定于支座之上，试件设置于无侧限抗压强度试验仪上，环形铁箍设置于试件的中心位置并与试件轴向保持垂直，传动螺杆的两端分别与激振器、环形铁箍连接。本发明能够通过调节振动，很好的模拟煤岩体在能量控制下的振动致裂试验，给研究提供可靠依据和数据支持，同时，通过对试件进行激振，能够较好的模拟井下采掘过程中机械振动对煤岩体的扰动影响。

Description

能量控制下的振动致裂试验装置
技术领域
本发明属于致裂试验技术领域，尤其涉及一种能量控制下的振动致裂试验装置。
背景技术
煤岩体致裂通常采用水压致裂的方式，水压致裂，是一种改善井底附近油层渗透率，提高油井产量的增产措施。水压致裂需要通过压裂设备(主要是高压水泵)把高黏度压裂液在高压下挤入地层，从而造成新的或者扩大旧的油层裂缝。这种致裂技术所需的水量非常大，而且水中又常常添加化学物质，造成水资源浪费及污染。因此，急需一种新的致裂技术。目前，国内对振动致生裂隙的研究仅涉及极少数的现场应用及实验研究方面，振动致裂技术的使用还很不成熟，因此，有针对性的研发一种能量控制下的振动致裂试验装置是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能量控制下的振动致裂试验装置，能够通过调节振动，很好的模拟煤岩体在能量控制下的振动致裂试验。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
能量控制下的振动致裂试验装置，包括无侧限抗压强度试验仪、试件、对试件进行固定的环形铁箍以及用于振动输出的激振机构，激振机构包括激振器、支座、传动螺杆、功率放大器和信号发生器，功率放大器与信号发生器连接，信号发生器经功率放大器连接后与激振器连接；激振器固定于支座之上，试件设置于无侧限抗压强度试验仪上，环形铁箍设置于试件的中心位置并与试件轴向保持垂直，传动螺杆的两端分别与激振器、环形铁箍连接。
本发明的特点还在于，该试验装置还包括压力传感器、信号调理器和数据采集存储器，压力传感器设置于传动螺杆与环形铁箍之间，压力传感器经信号调理器连接后与数据采集存储器连接。
本发明的特点还在于，激振器为电磁式激振器。
本发明的特点还在于，无侧限抗压强度试验仪为YYW-2型应变控制式无侧限压力仪。
本发明的特点还在于，激振器由与信号发生器连接的功率放大器驱动工作，所述激振器为JZK-2型电磁式激振器。
本发明的特点还在于，功率放大器用于对信号发生器提供的激励信号进行功率放大并驱动激振器，功率放大器为YE5872功率放大器。
本发明的特点还在于，信号发生器提供激振器所需要的激励信号，所用信号发生器为YE1311扫频信号发生器。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明提供的能量控制下的振动致裂试验装置，能够通过调节振动，很好的模拟煤岩体在能量控制下的振动致裂试验，给研究提供可靠依据和数据支持，同时，通过对试件进行激振，能够较好的模拟井下采掘过程中机械振动对煤岩体的扰动影响，并且利用本发明试验装置，可根据试验不同的试件，确定出不同试件致裂所需的能量频率或振幅，具有很强的现实意义。
附图说明
图1是本发明实施例能量控制下的振动致裂试验装置的结构示意图；
图中：1、环形铁箍；2、试件；3、功率放大器；4、传动螺杆；5、无侧限抗压强度试验仪；6、激振器；7、支座；8、信号发生器；9、数据采集存储器；10、压力传感器；11、信号调理器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例的能量控制下的振动致裂试验装置，包括无侧限抗压强度试验仪5、试件2、对试件进行固定的环形铁箍1以及用于振动输出的激振机构，激振机构包括激振器6、支座7、传动螺杆4、功率放大器3和信号发生器8，功率放大器3与信号发生器8连接，信号发生器8经功率放大器3连接后与激振器6连接；激振器6固定于支座7之上，试件2设置于无侧限抗压强度试验仪5上，环形铁箍1设置于试件2的中心位置并与试件轴向保持垂直，激振器6固定在支座7上的高度满足使传动螺杆4与环形铁箍1的高度一致，传动螺杆4的两端分别与激振器6、环形铁箍1连接。
作为本发明实施例的进一步改进，本发明实施例的试验装置还包括压力传感器10、信号调理器11和数据采集存储器9，压力传感器10设置于传动螺杆4与环形铁箍1之间，压力传感器10经信号调理器11连接后与数据采集存储器9连接。压力传感器10用于测试振动过程中在特定频率影响下试件径向变形下的应力，压力传感器10通过信号电缆与信号调理器11相接，压力传感器10的输出信号经信号调理器11放大整形滤波后传送至数据采集存储器9，数据采集存储器9将对采集的压力信号进行采集存储。
激振器6为电磁式激振器，激振器6由与信号发生器8连接的功率放大器3驱动工作，所用激振器6为JZK-2型电磁式激振器。
所用无侧限抗压强度试验仪为YYW-2型应变控制式无侧限压力仪。
功率放大器3用于对信号发生器8提供的激励信号进行功率放大并驱动激振器6，所用功率放大器为YE5872功率放大器。
信号发生器8提供激振器6所需要的激励信号，所用信号发生器8为YE1311扫频信号发生器。
本发明提供的能量控制下的振动致裂试验装置，能够在实验室内使用，能够很好的模拟煤岩体在能量控制下的振动致裂试验，可以用来研究振动对试件力学特性的影响，其振动输出可分为正弦波、方波、三角波等波形，从而可以模拟不同波形变化的振动力对试件力学特性的影响。本发明可通过调节振动的频率和振幅来进行试验，比较不同频率、振幅或变频条件下对试件影响，从而给试验提供更精确的数据以供进一步研究。
在进行振动试验时，振动频率可通过转动扫频信号发生器的微调旋钮改变，振幅可通过转动功率放大器的微调旋钮改变。在本发明中，通过运用YYW-2型应变控制式无侧限压力仪，可开展受迫振动下试件的物理力学特性实验。在进行试验时，首先测量试件的原始高度并将环形铁箍固定于试件中心，所用试件可为待试验煤岩体加工后的圆柱状试样或由混合材料制成的可模拟煤岩体的相似材料试样，利用传动螺杆连接激振器与环形铁箍，再将试件置于YYW-2型应变控制式无侧限压力仪的承载板中心，将千分表传动杆贴近试件侧面环形圈，调整百分表与千分表表盘使其归零，最后调整激振器设备，使试件在特定频率下受迫振动。测试振动过程中特定频率影响下试件的轴向变形、径向变形及应力变化并进行实时记录，直至试件破坏至压力仪归零为止，整理实验数据得到试件压缩过程的全应力应变曲线，并获得不同振动频率影响下试件的抗压强度、弹性模量等物理力学参数。测试结束后，得到所需煤岩体试件破裂所需的能量频率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，包括无侧限抗压强度试验仪、试件、对试件进行固定的环形铁箍以及用于振动输出的激振机构，所述激振机构包括激振器、支座、传动螺杆、功率放大器和信号发生器，功率放大器与信号发生器连接，所述信号发生器经功率放大器连接后与激振器连接；所述激振器固定于支座之上，所述试件设置于无侧限抗压强度试验仪上，所述环形铁箍设置于试件的中心位置并与试件轴向保持垂直，所述传动螺杆的两端分别与激振器、环形铁箍连接。
2.根据权利要求1所述的能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括压力传感器、信号调理器和数据采集存储器，所述压力传感器设置于传动螺杆与环形铁箍之间，所述压力传感器经信号调理器连接后与数据采集存储器连接。
3.根据权利要求1所述的能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，所述激振器为电磁式激振器。
4.根据权利要求1所述的能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，所述无侧限抗压强度试验仪为YYW-2型应变控制式无侧限压力仪。
5.根据权利要求1或3所述的能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，所述激振器由与信号发生器连接的功率放大器驱动工作，所述激振器为JZK-2型电磁式激振器。
6.根据权利要求1所述的能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，所述功率放大器用于对信号发生器提供的激励信号进行功率放大并驱动激振器，所述功率放大器为YE5872功率放大器。
7.根据权利要求1所述的能量控制下的振动致裂试验装置，其特征在于，所述信号发生器提供激振器所需要的激励信号，所用信号发生器为YE1311扫频信号发生器。
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