CN108152155A - 一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法 - Google Patents

一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108152155A
CN108152155A CN201711201340.0A CN201711201340A CN108152155A CN 108152155 A CN108152155 A CN 108152155A CN 201711201340 A CN201711201340 A CN 201711201340A CN 108152155 A CN108152155 A CN 108152155A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bundle bar
bar
test specimen
input
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711201340.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108152155B (zh
Inventor
郑德温
卢德唐
徐松林
刘洪林
周李姜
李群
王鹏飞
刘德勋
郝有志
田伟
张晓伟
刘建武
于荣泽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Original Assignee
China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Natural Gas Co Ltd filed Critical China Petroleum and Natural Gas Co Ltd
Priority to CN201711201340.0A priority Critical patent/CN108152155B/zh
Publication of CN108152155A publication Critical patent/CN108152155A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108152155B publication Critical patent/CN108152155B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/30—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight
    • G01N3/307—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying a single impulsive force, e.g. by falling weight generated by a compressed or tensile-stressed spring; generated by pneumatic or hydraulic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0019—Compressive
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/003—Generation of the force
    • G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
    • G01N2203/0044—Pneumatic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
    • G01N2203/0062—Crack or flaws
    • G01N2203/0064—Initiation of crack
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/006—Crack, flaws, fracture or rupture
    • G01N2203/0062—Crack or flaws
    • G01N2203/0066—Propagation of crack
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/022—Environment of the test
    • G01N2203/0236—Other environments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/0658—Indicating or recording means; Sensing means using acoustic or ultrasonic detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
    • G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
    • G01N2203/0682—Spatial dimension, e.g. length, area, angle

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本申请提供一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法。所述系统包括：沿三个相互垂直的方向分别设置的第一输入束杆、第一输出束杆、第二输入束杆、第二输出束杆、第三输入束杆、第三输出束杆，各束杆用于加持或向设置在束杆交汇处的试件施加载荷。第三输入束杆、第三输出束杆的一端分别设置有高压水管，用于向试件注水。第一输入杆的一端设置有高压气枪装置，用于向试件发射子弹，第一输入束杆另一端设置有射孔弹测速孔。各个束杆上分别设置有应变信号采集装置，试件外部的试件安装箱外壁设置有超声波测试系统。利用本申请中各个实施例，实现了页岩冲击致裂分析的准确性，揭示了冲击下页岩的开裂产状及其发展规律。

Description

一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法
技术领域
本申请属于页岩气开采技术领域，尤其涉及一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法。
背景技术
页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，页岩气开采过程中，页岩开裂产状是评价页岩气开采效率的重要手段。页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。页岩(Shale)由黏土物质硬化形成的微小颗粒易裂碎，很容易分裂成为明显的岩层。
页岩在油气开采过程中的裂纹产状，以及随着开采过程的进行，裂纹产状的演化规律，目前尚没有有效的研究手段进行很好的揭示。进而影响页岩气的开采效率的评价，这是目前页岩气开采过程中影响年递减率的诸多因素中的关键问题之一。因此，业内亟需一种能够揭示冲击下深埋页岩的开裂产状及其发展规律的技术方案。
发明内容
本申请目的在于提供一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法，通过在试件的三个主方向采用液压伺服控制系统施加静载，实现页岩试件的真三轴应力状态，再对试件进行注水，使得试件处于饱和水状态。通过对处于饱和水状态下的试件，进行冲击试验，采集实验数据，分析页岩冲击致裂的响应。
一方面，本申请提供了一种页岩冲击致裂模拟系统，包括：
沿第一方向设置的第一输入束杆和第一输出束杆，沿第二方向设置的第二输入束杆和第二输出束杆，沿第三方向设置的第三输入束杆和第三输出束杆，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向相互垂直；
所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆沿各自的延伸方向相交于一点，交点处设置有试件安装箱；
所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端设置有高压气枪装置，所述第一输入束杆的轴向方向设置有贯通射孔，所述高压气枪装置通过所述贯通射孔向设置在所述试件安装箱内的试件发射子弹，所述第一输入束杆与所述试件安装箱接触的一端设置有射孔弹测速孔；
在所述第三输入束杆、所述第三输出束杆与所述试件接触的一端分别设置有高压水管，所述高压水管用于向所述试件注水；
所述第一输出束杆、所述第二输出束杆、所述第三输出束杆远离所述试件安装箱的一端分别连接有活塞，所述活塞的另一端连接有液压缸，所述液压缸与液压伺服控制系统连接；
所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆中分别设置有应变信号采集装置；
所述试件安装箱的外壁设置有超声波测试系统。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述试件安装箱内设置有试件密封箱，所述试件放置在所述试件密封箱内，所述试件安装箱的侧面设置有第一通孔，所述试件密封箱的侧面设置有第二通孔，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆通过所述第一通孔与所述第二通孔一一对应，用于加持固定所述试件。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述页岩冲击致裂模拟系统还包括：分别沿所述第一方向、所述第二方向设置的第一定位导轨、第二定位导轨，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆沿所述第一定位导轨铺设，所述第二输入束杆、所述第二输出束杆沿所述第二定位导轨铺设。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述页岩冲击致裂模拟系统还包括：分别沿所述第一方向、所述第二方向、第三方向设置的第一固定支架、第二固定支架、第三固定支架，所述第一固定支架用于固定支撑所述第一定位导轨、所述第一输入束杆、所述第一输出束杆，所述第二固定支架用于固定支撑所述第二定位导轨、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆，所述第三固定支架用于固定支撑所述第三输入束杆、所述第三输出束杆。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆分别包括多排束杆，每排束杆中包括多个束杆。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆的外侧分别设置有束杆固定箍，用于固定所述每排束杆中各个束杆的相对位置。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述高压气枪装置包括组合子弹夹，所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端的多排束杆沿所述束杆的径向方向设置有贯通孔，所述组合子弹夹设置在所述贯通孔内。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述组合子弹夹的组合数与所述第一输出束杆的排数相同，每组子弹夹中子弹的数量与每排所述第一输出束杆中束杆的数量相同。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述射孔弹测速孔包括多组测速孔，所述测速孔的组合数与所述组合子弹夹的组合数相同。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述高压气枪装置与所述第一输入束杆接触的一端设置有出气孔，所述出气孔与所述第一输入束杆的贯通射孔一一对应。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述液压缸内设置有限位环，用于限制活塞的移动。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述超声波测试系统设置在所述试件安装箱在所述第一方向和/或所述第二方向的外壁上。
进一步地，所述页岩冲击致裂模拟系统的另一个实施例中，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆均为方形杆。
另一方面，本申请提供了一种页岩冲击致裂模拟系统的使用方法，包括：利用液压伺服控制系统控制第一输出束杆、第二输出束杆、第三输出束杆向设置在试件安装箱内的试件施加预设的压力；
通过设置在第三输入束杆和所述第三输出束杆分别与所述试件接触的一端的高压水管向所述试件输送预设压力的水，等候预设时间；
通过设置在所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端的高压气枪装置发射子弹，所述子弹通过所述第一输入束杆撞击所述试件；
通过设置在所述第一输入束杆与所述试件安装箱接触的一端的射孔弹测速孔、设置在第一输入束杆、所述第一输出束杆、第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆中的应变信号采集装置、设置在所述试件安装箱外壁设置有超声波测试系统采集测试数据；
根据采集到的测试数据，对所述试件进行冲击致裂的分析。
本申请提供的页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法，通过在试件的三个主方向采用液压伺服控制系统施加静载，可以实现稳定的真三轴应力状态。竖直方向的高压水管及试件密封系统的使用，可以控制试件的饱和水状态。组合弹夹式装子弹的方式，可以实现若干个子弹组成的组合子弹一次、甚至多次冲击致裂实验。三个方向六组束杆上测试得到的应变信号的波形，可以监测试件局部的破坏演化，并反映试件材料的不均匀性。通过对处于饱和水状态下的试件，进行冲击试验，采集实验数据，分析页岩冲击致裂的响应。实现了页岩冲击致裂模拟实验分析的准确性，揭示了冲击下深埋页岩的开裂产状及其发展规律，为后续页岩气的开采提供了准确的数据基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的一种页岩冲击致裂模拟系统的三维结构示意图；
图2是本申请提供的一种页岩冲击致裂模拟系统的主视剖面示意图；
图3是本申请一个实施例中试件加持结构的局部示意图；
图4是本申请一个实施例中z方向液压系统的局部结构示意图；
图5是本申请一个实施例中超声波测试系统安装的俯视图；
图6是本申请一个实施例中试件加持结构的三维局部示意图；
图7是本申请实施例中高压气枪发射系统的局部结构三维示意图；
图8是本申请一个实施例中页岩致裂模拟实验的原理示意图；
图9是本申请一个实施例中页岩冲击致裂模拟仿真方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
深埋页岩具有以下的二个主要特点，复杂的应力状态作用和饱和含水状态。物理模拟实验要给页岩试件提供可控的含水状态和三个方向独立可调整的应力状态。同时，冲击致裂过程中，页岩试件往往表现出强烈的各向异性特性，因此，物理模拟实验不仅要提供上述的实验条件，而且要在页岩冲击致裂过程记录这种由于强烈的各向异性特性产生的差异性响应，以进行全面评估。
真三轴试验是使岩石试件处于三个主应力不相等的应力组合状态下的三轴压缩试验，真三轴试验可以研究中间主应力对岩石变形及强度特性的影响。本申请的目的是提供一种可以在对饱和的页岩试件施加到预定的真三轴应力状态(三个主方向的应力满足：σx≠σy≠σz)和饱和水状态后，对试件进行组合子弹冲击加载的多功能实验模拟系统。通过液压伺服控制系统，精确控制三个方向的液压缸，对三个方向施加载荷，使试件处于真三轴应力状态。三个方向给岩石试件传递独立的液压缸载荷以施加三轴应力状态，并在冲击过程测试试件局部冲击波波形。通过高压水管和试件密封系统，控制立方体试件的饱和状态。通过气枪驱动入射组合子弹，对试件进行多点冲击致裂。通过采集试件致裂过程中的信号以及试件的裂纹产状等数据，可以对页岩试件的致裂响应进行分析。
本申请实施例中的第一方向和第二方向可以是水平面上相垂直的两个方向，第三方向可以是垂直于水平面的竖直方向。其中，第一方向和第二方向可以相互调换，即可以将第一方向上的装置和结构与第二方向上的装置和结构进行调换。本申请实施例中可以将第一方向称为x方向，第二方向称为y方向，第三方向称为z方向。
图1是本申请提供的一种页岩冲击致裂模拟系统的三维结构示意图，图2是本申请提供的一种页岩冲击致裂模拟系统的主视剖面示意图，图1和图2中各个附图标记的可以表示为如下含义：
1-高压气枪装置；2-x方向输入固定支架；3-x方向输入定位导轨；4-第一输入束杆；5-组合子弹夹；6-射孔弹测速孔；7-束杆固定箍；8-总体支架；9-试件安装箱；10-y方向输入固定支架；11-y方向输入定位导轨；12-第二输入束杆；13-z方向输入固定支架；14-第三输入束杆；15-x方向输出固定支架；16-x方向输出定位导轨；17-第一输出束杆；18-x方向活塞；19-x方向液压缸；20-y方向输出固定支架；21-y方向输出定位导轨；22-Y方向左输出束杆；23-y方向活塞；24-y方向液压缸；25-z方向输出固定支架；26-第三输出束杆；27-z方向活塞；28-z方向液压缸；29-液压伺服系统；30-高压油管；31-z方向的下高压水管；32-z方向的上高压水管；33-试件密封箱；34-密封圈；35-试件。
如图1和图2所示，本申请提供的页岩冲击致裂模拟系统包括：
沿第一方向(x方向)设置的第一输入束杆4和第一输出束杆17，沿第二方向(y方向)设置的第二输入束杆12和第二输出束杆22，沿第三方向(z方向)设置的第三输入束杆14和第三输出束杆26，x方向、y方向、z方向两两垂直，x方向、y方向为水平面中的两个相互垂直的方向。
第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26沿各自的延伸方向相交于一点，在交点处设置有试件安装箱9。试件安装箱9可以是方形的立体箱，试件安装箱9内用于放置待测试的试件35。第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26可以用于加持固定待测试的试件35。
第一输入束杆4远离试件安装箱9的一端设置有高压气枪装置1，第一输入束杆4的轴向方向设置有贯通射孔，即第一输入束杆4为空心束杆。高压气枪装置1通过第一输入束杆4的贯通射孔向设置在试件安装箱9内的试件35发射子弹，第一输入束杆4与试件安装箱接触的一端设置有射孔弹测速孔6。可以通过在射孔弹测速孔6内设置速度测量装置，测量高压气枪装置1发射的子弹的速度。还可以在同一根束杆的轴向方向相隔一段距离处设置两个测速孔，在每个测速孔中安装时间记录装置，通过记录子弹通过两个测速孔所用的时间，获得子弹的速度。
在第三输入束杆14、第三输出束杆26与试件35接触的一端分别设置有高压水管，如图1所示，第三输入束杆14的下端与试件35接触的一侧设置有z方向的上高压水管32，第三输出束杆26的上端与试件35接触的一侧设置有z方向的高压水管31。图3是本申请一个实施例中试件加持结构的局部示意图，如图3所示，可以通过z方向的高压水管31、z方向的上高压水管32向试件35注水，以使试件35处于饱和水状态，方便后续进行页岩试件35的冲击致裂实验。本申请实施例将高压水管设置在z方向，由于重力的作用，可以使注入的水更均匀、更快的渗透到试件中，确保试件更快的更好的达到饱和水状态。
本申请一个实施例中，可以将第三输入束杆14的下端设置成一段空心束杆，同样的可以将第三输出束杆26的上端设置成一段空心束杆，高压水管可以通过这两段空心束杆向试件35注水。若第三输入束杆14包括多根束杆，则可以取其中至少一个束杆做成一段空心束杆，用于向试件35注水。
第一输出束杆17、第二输出束杆22、第三输出束杆26远离试件安装箱9的一端分别连接有活塞，如图1和图2所示，第一输出束杆17远离试件35的一端连接有x方向活塞18，x方向活塞18与x方向液压缸19连接。第二输出束杆22远离试件35的一端连接有y方向活塞23，y方向活塞23与y方向液压缸24连接。第三输出束杆26远离试件35的一端连接有z方向活塞27，z方向活塞27与z方向液压缸28连接。x方向液压缸19、y方向液压缸24、z方向液压缸28分别与液压伺服系统29连接，液压伺服系统29中设置有高压油管30，通过高压油管30向液压缸中输送液压油，控制活塞运动，进一步控制第一输出束杆17、第二输出束杆22、第三输出束杆26向试件35施加压力。液压伺服系统29的具体安装位置，可以根据需要设置，本申请不作具体限定。此外，可以通过在液压缸内设置限位环限制各个活塞的运动，保证各个方向的束杆对试件施加载荷的精确度。
图4是本申请一个实施例中z方向液压系统的局部结构示意图，如图4所示，高压油管30通向液压缸28，位于液压缸28和活塞27之间，可以通过向液压缸28内注入液压油，控制活塞27以及与活塞27连接的第三输出束杆26沿z方向移动，向试件35施加载荷。
第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26中均设置有应变信号采集装置，应变信号采集装置可以是应变计，用于检测各个束杆的应变信号，进一步获得试件沿x、y、z方向所受的载荷。在试件安装箱9的外壁设置有超声波测试系统，超声波测试系统可以是多频段超声波测试系统。超声波测试系统可以包括超声波发射探头和超声波接收探头，超声波发射探头和超声波接收探头可以设置在试件安装箱9的不同的外侧壁上。通过超声波测试系统可以更加精确的测试试件在冲击致裂后的裂纹的产状。
图5是本申请一个实施例中超声波测试系统安装的俯视图，如图5所示，本申请一个实施例中，所述超声波测试系统设置在所述试件安装箱在第一方向和/或第二方向的外壁上。
具体地，如图5所示，图中，附图标记36可以表示超声波发射探头；37可以表示超声波接收探头。具体如图5所示，超声波测试系统可以设置在x方向上试件安装箱9的两个外侧壁上，其中一个外侧壁上设置超声波发射探头36，在相对的外侧壁上设置超声波接收探头37。同样的，也可以在y方向上试件安装箱9的两个外侧壁上分别设置超声波发射探头和超声波接收探头。当然，还可以同时在x方向和y方向的四个侧壁上设置超声波发射探头和超声波接收探头。如图5所示，本申请一个实施例中，采用在x方向上试件安装箱9的两个外侧壁上分别设置超声波发射探头和超声波接收探头，这样可以避免超声波干扰，提高超声波检测的精度，进一步提高试件裂纹产状的检测精度。
如图5所示，超声波发射探头和超声波接收探头可以分别设置在试件安装箱9的外壁与第一输入束杆4和第一输出束杆17之间。
本申请提供的页岩冲击致裂模拟系统，通过设置相互垂直的三个方向六组束杆加持固定待测试的试件，并将三个方向上的束杆分别连接液压系统，通过液压伺服系统控制三个方向的束杆向试件施加不同的应力，使得试件处于真三轴应力状态。通过竖直方向的高压水管向试件注水，确保试件处于饱和水状态。利用高压气枪向处于饱和水状态的试件发射子弹，撞击试件，对试件进行冲击致裂。通过采集各个束杆的应变信号、子弹的速度以及试件的裂纹产状，分析试件冲击致裂的响应，即分析冲击速度、应力大小对页岩冲击致裂的影响，揭示了冲击下深埋页岩的开裂产状及其发展规律，为页岩气的开采分析奠定了理论基础。
图6是本申请一个实施例中试件加持结构的三维局部示意图，如图6和上述图3所示，在上述实施例的基础上，试件安装箱9内设置有试件密封箱33，试件35放置在试件密封箱33内，试件安装箱9的侧面设置有第一通孔，试件密封箱33的侧面设置有第二通孔。第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26通过第一通孔与第二通孔一一对应，用于加持固定试件35。第一通孔可以设置在试件安装箱9的6个侧面，第二通孔可以设置在试件密封箱33的6个侧面。如图1所示，试件安装箱9在x、y方向的4个第一通孔可以是方形通孔，试件安装箱9在z方向上的两个侧面的第一通孔可以是圆形通孔。试件35置于试件密封箱33中，可以由试件安装箱9的上方圆孔放入。第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22分别通过对应的x、y方向的方形第一通孔，插入试件密封箱33在x、y方向上对应的第二通孔中，加持固定试件密封箱33内的试件35。第三输入束杆14、第三输出束杆26分别通过对应的z方向的圆形第一通孔，插入试件密封箱33在z方向上对应的第二通孔中，加持固定试件密封箱33内的试件35。
试件安装箱9的侧面上的第一通孔可以是6个侧面各设置一个第一通孔，方便各个侧面对应的束杆通过，便于安装。试件密封箱33的侧面的第二通孔的数量可以和各个方向对应的束杆的数量相同，以确保束杆可以加持住试件密封箱33内的试件35。例如：若第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22均包括9个束杆，则可以在试件密封箱33的6个侧面分别设置9个第二通孔，第二通孔的大小、形状可以与各个束杆的直径、形状相同的，以确保各个束杆可以与第二通孔更好的配合，保证试件密封箱33的密封性。同时，如图3所示，还可以在各个束杆与第二通孔连接的地方设置密封圈34，进一步保证了试件密封箱33的密封性，使得试件密封箱33内的水更好更快的渗透到试件35中，加快了试件35注水效率。
在上述实施例的基础上，页岩冲击致裂模拟系统还可以包括：分别沿第一方向(x方向)、第二方向(y方向)设置的第一定位导轨、第二定位导轨，第一输入束杆、第一输出束杆沿第一定位导轨铺设，第二输入束杆、第二输出束杆沿所第二定位导轨铺设。如图1和图2所示，从x、y、z三个方向的交点即试件安装箱9的位置处，可以将第一定位导轨、第二定位导轨分别划分为两个定位导轨。如：第一定位导轨分为x方向输入定位导轨3，x方向输出定位导轨16；第二定位导轨分为y方向输入定位导轨11，y方向输出定位导轨21。x、y方向的束杆可以沿着定位导轨移动，向试件35施加载荷，加持固定试件35。定位导轨可以调整和固定x、y方向的束杆沿着需要的方向对试件35施加载荷，提高页岩致裂模拟实验的准确性。实际应用时，还可以沿第三方向(z方向)设置第三定位导轨，以使得第三输入束杆和第三输出束杆可以沿着第三定位导轨移动，避免束杆偏离方向。
如图1和图2所示，在本申请一个实施例中，页岩冲击致裂模拟系统还包括：分别沿第一方向(x方向)、第二方向(y方向)、第三方向(z方向)设置的第一固定支架、第二固定支架、第三固定支架。第一固定支架用于固定支撑第一定位导轨、第一输入束杆、第一输出束杆，第二固定支架用于固定支撑第二定位导轨、第二输入束杆、第二输出束杆，第三固定支架用于固定支撑第三输入束杆、第三输出束杆。从x、y、z三个方向的交点即试件安装箱9的位置处，可以将第一固定支架、第二固定支架、第三固定支架分别划分为两个固定支架。如：第一固定支架分为x方向输入固定支架2，x方向输出固定支架15；第二固定支架分为y方向输入固定支架10，y方向输出固定支架20；第三固定支架分为z方向输入固定支架13，z方向输出固定支架25。可以将各个方向的固定支架设置在对应的定位导轨下方，用于支撑对应的定位导轨和/或束杆等。
此外，如图1和图2所示，在第一固定支架和第二固定支架即x方向输入固定支架2，x方向输出固定支架15，y方向输入固定支架10，y方向输出固定支架20的下方还可以设置总体支架8，用于支撑整个页岩致裂模拟系统，确保整个页岩致裂模拟系统的稳定性。
如图6所示，在本申请一个实施例中，第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26可以分别包括多排束杆，每排束杆可以包括多个束杆。本申请实施例可以将各个方向的束杆按照束杆的径向方向划分为不同排，径向方向在同一直线的作为同一排束杆。图7是本申请实施例中高压气枪发射系统的局部结构三维示意图，如图6和图7所示，本申请一个实施例中可以将第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26设置为3排束杆的组合，并且每排束杆包括3根束杆。即第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26可以分别包括9根束杆。当然，根据需要还可以采用其他的束杆组合方式，例如采用4排束杆组合，每排束杆包括4个或2个或其他数量的束杆，本申请不作具体限定。各个方向的束杆数量可以相同也可以不同，具体根据实际需要设置。采用多排束杆组合的方式，可以保证试件受力均匀，提高页岩致裂模拟实验的准确性。
如图1和图7所示，本申请一个实施例中，第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26分别由对应的束杆固定箍7固定。束杆固定箍7可以限制每排束杆中各个束杆的相对位置，避免束杆之间位置发生蹿动，使得试件35受力不均。
如图7所示，在本申请一个实施例中，高压气枪装置1包括组合子弹夹5，第一输入束杆4远离试件安装箱9的一端的多排束杆沿各个束杆的径向方向设置有贯通孔。如图6所示，第一输入束杆4包括3排共9根束杆，每根束杆中都设有供子弹通过的贯通射孔，即每根束杆在轴向方向上是空心的。同时在靠近高压气枪装置1的一端，将3排第一输入束杆4沿径向方向设置贯通孔，可以方便组合子弹夹5设置在第一输入束杆4的贯通孔内。图8是本申请一个实施例中页岩致裂模拟实验的原理示意图，如图8所示，可以利用高压气枪装置1中的高压气体驱动组合子弹夹5中的子弹通过对应束杆中的贯通孔沿对应的贯通射孔，撞击到试件表面。
本申请一个实施例中，可以将组合子弹夹5的组合数设置为与第一输出束杆4的束杆的排数相同，每组子弹夹中子弹的数量可以设置为与每排第一输出束杆4中束杆的数量相同。如图7所示，本申请实施例中第一输入束杆4包括3排束杆，每排束杆包括3根束杆，则可以将组合子弹夹5设置为3组子弹夹进行组合，这样可以保证子弹夹的组合数与第一输入束杆4匹配，方便安装。每组子弹夹中可以安装的子弹的数量可以和每排束杆中束杆的数量相同，这样可以使每排束杆都可以有子弹通过。当然，实际使用时，可以不将所有的子弹夹的所有弹槽内都装上子弹，可以根据需要在合适的子弹夹的合适的弹槽中安装子弹，以便可以通过调整发射子弹的位置，调整试件35的受力点和受力大小。
如图8所示，可以分别沿x、y、z三个方向对试件35施加σx、σy、σz的载荷，为冲击实验之前在立方体页岩试件的x方向、y方向、z方向施加的静载。第一输入束杆4有9个贯通射孔，组合子弹夹最多可以同时发射9颗子弹。冲击过程，可根据需要取若干个弹孔发射子弹，此若干个子弹组成的组合子弹沿x方向撞击立方体试件后，将在立方体试件的x方向撞击端面产生反射波，在z方向后端面、y方向右端面、y方向左端面、z方向上端面和z方向下端面产生透射波。由于采用弹夹式装子弹的方式，因此，在一次撞击后，还可以采用不同的组合子弹进行第二次、第三次，甚至更多次的冲击致裂实验。
本申请一个实施例中，在第一输入束杆4远离高压气枪装置1的一端设置有射孔弹测速孔6，如图7所示，射孔弹测速孔可以包括多组测速孔，其中测速孔的组合数可以和组合子弹夹5的组合数相同。如图7所示，组合子弹夹5包括3组子弹夹，每组子弹夹包括3个子弹槽，可以安装3个子弹，在第一输入束杆4远离组合子弹夹5的一端，可以设置3组射孔弹测速孔6，测速孔可以分别安装在子弹夹子弹通过的对应位置处。具体可以在每一排第一输入束杆4远离组合子弹夹5的一端设置射孔弹测速孔，当然，还可以在每一排第一输入束杆4对的每一根束杆中射孔弹测速孔，确保可以测量每一个子弹的速度。
如图8所示，本申请一个实施例中高压气枪装置1与第一输入束杆4接触的一端的端面设置有出气孔，出气孔与第一输入束杆4的贯通射孔一一对应。本申请实施例中第一输入束杆4沿束杆的轴向方向设置有贯通射孔，即第一输入束杆4沿束杆的轴向方向为空心束杆。高压气枪装置1与第一输入束杆4接触的端面设置有与第一输入束杆4中束杆数量相同的出气孔，并与第一输入束杆4中各个束杆的空心位置对应，便于向第一输入束杆4中的组合子弹夹5发射高压气体，驱动子弹夹发射子弹。
本申请实施例中，各个束杆的形状可以根据需要设置，如圆形或方形等，本申请一个实施例中第一输入束杆4、第一输出束杆17、第二输入束杆12、第二输出束杆22、第三输入束杆14、第三输出束杆26均可以采用方形杆，便于安装固定，同时，可以方便高压气枪装置1中子弹夹的安装和固定。各个束杆可以设置为相同的材质、相同的横截面积，可以保证试件的受力均匀，同时提高各个束杆应力检测结果分析的准确性。
下面结合具体示例，介绍本申请实施例中页岩冲击致裂模拟系统的结构：
如图1、图2所示，沿x、y、z三个方向分别设置x方向输入固定支架2，x方向输出固定支架15，x方向输入定位导轨3，x方向输出定位导轨16，y方向输入定位导轨11，y方向输出定位导轨21，y方向输入固定支架10，y方向输出固定支架20，z方向输入固定支架13，z方向输出固定支架25，还可以设置总体支架8，用于支撑整个页岩致裂模拟系统。总体支架8的中部位置试件安装箱9，试件安装箱9的x、y方向四个侧面中部预留方孔，z方向两个侧面的中部预留圆孔，立方体岩石试件35置于试件密封箱33中，共同被加持于试件安装箱9的内部。
试件安装箱9在x方向的方孔中一侧设置第一输入束杆4，另一侧设置第一输出束杆17。第一输入束杆4周围设置x方向输入固定支架2，x方向输入固定支架2远离试件35的外侧壁对应设置高压气枪装置1。第一输出束杆17周围设置x方向输出固定支架15，第一输出束杆17通过x方向输出固定支架15外侧中部设置的方孔与x方向活塞18连接，x方向活塞18的大截面端设置于x方向液压缸19中。
试件安装箱9在y方向的方孔中一侧设置第二输入束杆12，另一侧设置第二输出束杆22。第二输入束杆12周围设置杆y方向输入固定支架10，第二输出束杆22周围设置y方向输出固定支架20。第二输出束杆22通过y方向输出固定支架20外侧中部设置的方孔与y方向的活塞23连接，y方向活塞23的大截面端侧置于y方向液压缸24中。试件安装箱9在z方向的圆孔中一侧设置第三输入束杆14，另一侧设置第三输出束杆26，第三输入束杆14周围设置z方向输入固定支架13。第三输出束杆26周围设置z方向输出固定支架25，第三输出束杆26通过z方向输出固定支架25外侧中部设置的方孔与z方向的活塞27连接，z方向活塞27的大截面端置于z方向液压缸28中。
x、y、z三个方向的六组束杆均由九根方形小杆组成，由束杆固定箍7限制方形小杆的相对位置。束杆固定箍7卡在定位导轨的卡槽上，可前后移动进行调节。x方向液压缸19、y方向液压缸24、z方向液压缸28，通过高压油管30并联，与伺服液压系统泵站29连接。
如图3所示，立方体岩石试件35放置于试件密封箱33中，试件密封箱33的六个面均留有九个小方孔，与束杆中的九根方形小杆一一对应，立方体岩石试件35和试件密封箱33共同被加持在x、y、z三个方向的六组束杆汇合处。第一输入束杆4的接触立方体试件35端设有三组射孔弹测速孔；第三输入束杆14的接触立方体试件35端设有z方向下高压水管31，第三输出束杆26的接触立方体试件35端设有z方向上高压水管32。
如图8所示，高压气枪装置1的出气口设有九个圆孔，第一输入束杆4中九根方形小杆的中心均设有贯通射孔，与高压气枪装置1的九个出气口一一对应并相互贯通。第一输入束杆4与高压气枪装置1的接触端设有三组上下贯通的方孔即贯通孔，可放置三个组合子弹夹5，组合子弹夹5中可分别装载三枚射孔弹。
图9是本申请一个实施例中页岩冲击致裂模拟仿真方法的流程示意图，如图9所示，本申请实施例中使用上述实施例中的页岩冲击致裂模拟系统进行页岩冲击致裂模拟仿真的方法，包括：
S1、利用液压伺服控制系统控制第一输出束杆、第二输出束杆、第三输出束杆向设置在试件安装箱内的试件施加预设的压力。
在进行页岩冲击致裂实验前，可以先进行页岩冲击致裂模拟系统的调整安装。调节x方向和y方向的固定支架和定位导轨，使得二者保持水平且互相垂直，以这两个方向导轨为基准，架设总体支架和试件安装箱。调节第一输入束杆、第一输出束杆、第二输入束杆、第二输出束杆、第三输入束杆、第三输出束杆六组束杆，这六组束杆通过试件安装箱六个面的中部预留的方孔或圆孔在箱内部汇合。将立方体岩石试件放入试件密封箱中，装配在六组束杆汇合部位。用高压油管将三个方向的液压缸与液压伺服控制系统中液压泵站的对应阀门进行连接，打开电动液压泵站的截止阀，启动电动泵站的电机给整个油路充油至液压缸排气孔出油为止。启动液压伺服控制系统，给三个方向束杆施加预压，精确装配立方体页岩试件。根据三个方向施加需要的应力的大小调整溢流阀的压力，使其稍大于实验所需应力。启动液压伺服控制系统，逐步控制试件所受的三向应力至实验所需压力。
S2、通过设置在第三输入束杆和所述第三输出束杆分别与所述试件接触的一端的高压水管向所述试件输送预设压力的水，等候预设时间。
通过第三输入束杆、第三输出束杆中的高压水管对试件输送一定压力的水，等候一定时间，使试件处于设计的饱和水状态，关闭高压水管系统。打开数据采集设备，进入采集准备状态。数据采集设备可以包括：射孔弹测速孔、应变信号采集装置、超声波测试系统。
S3、通过设置在所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端的高压气枪装置发射子弹，所述子弹通过所述第一输入束杆撞击所述试件。
根据需要，进行弹夹装子弹(图8中示例弹夹中为3颗子弹形成的组合冲击)，利用高压气枪装置中的高压气体驱动组合子弹夹中的子弹沿第一输入束杆内部的贯通射孔运动，直接撞击岩石试件，对试件进行冲击致裂。
S4、通过设置在所述第一输入束杆与所述试件安装箱接触的一端的射孔弹测速孔、设置在第一输入束杆、所述第一输出束杆、第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆中的应变信号采集装置、设置在所述试件安装箱外壁设置有超声波测试系统采集测试数据。
数据采集设备记录第一输入束杆、第一输出束杆、第二输入束杆、第二输出束杆、第三输入束杆、第三输出束杆六组束杆上应变计所测的应变信号。同时，可在水平方向增加多频段超声波测试系统，以精确测试冲击致裂后裂纹的产状。
打开高压水管回流通道，启动液压伺服控制系统，卸掉三个方向上液压缸中的高压，取出试件，实验结束。
S5、根据采集到的测试数据，对所述试件进行冲击致裂的分析。
根据采集到的数据，可以根据子弹的速度分析撞击试件的应力的大小，对试件冲击致裂的影响。同时根据各个束杆的应变信号，可以分析试件在冲击前后的载荷变化。同时还可以分析应变信号与试件冲击致裂的响应关系。
本申请提供的页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法，通过在试件的三个主方向采用液压伺服控制系统施加静载，可以实现稳定的真三轴应力状态。竖直方向的高压水管及试件密封系统的使用，可以控制试件的饱和水状态。组合弹夹式装子弹的方式，可以实现若干个子弹组成的组合子弹一次、甚至多次冲击致裂实验。三个方向六组束杆上测试得到的应变信号的波形，可以监测试件局部的破坏演化，并反映试件材料的不均匀性。实现了页岩冲击致裂模拟实验分析的准确性，揭示了冲击下深埋页岩的开裂产状及其发展规律，为后续页岩气的开采提供了准确的数据基础。
需要说明的是，本申请中页岩冲击致裂模拟系统到的使用方法，可以参照上述页岩冲击致裂模拟系统的结构的实施例进行，此处不再赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。本申请说明书附图仅仅只是示意图，不代表各个部件的实际结构。
以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，包括：沿第一方向设置的第一输入束杆和第一输出束杆，沿第二方向设置的第二输入束杆和第二输出束杆，沿第三方向设置的第三输入束杆和第三输出束杆，所述第一方向、所述第二方向、所述第三方向相互垂直；
所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆沿各自的延伸方向相交于一点，交点处设置有试件安装箱；
所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端设置有高压气枪装置，所述第一输入束杆的轴向方向设置有贯通射孔，所述高压气枪装置能通过所述贯通射孔向设置在所述试件安装箱内的试件发射子弹，所述第一输入束杆与所述试件安装箱接触的一端设置有射孔弹测速孔；
所述第三输入束杆、所述第三输出束杆与所述试件接触的一端分别设置有高压水管，所述高压水管用于向所述试件注水；
所述第一输出束杆、所述第二输出束杆、所述第三输出束杆远离所述试件安装箱的一端分别连接有活塞，所述活塞的另一端连接有液压缸，所述液压缸与液压伺服控制系统连接；
所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆中分别设置有应变信号采集装置；
所述试件安装箱的外壁设置有超声波测试系统。
2.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述试件安装箱内设置有试件密封箱，所述试件放置在所述试件密封箱内，所述试件安装箱的侧面设置有第一通孔，所述试件密封箱的侧面设置有第二通孔，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆通过所述第一通孔与所述第二通孔一一对应，用于加持固定所述试件。
3.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述页岩冲击致裂模拟系统还包括：分别沿所述第一方向、所述第二方向设置的第一定位导轨、第二定位导轨，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆沿所述第一定位导轨铺设，所述第二输入束杆、所述第二输出束杆沿所述第二定位导轨铺设。
4.如权利要求3所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述页岩冲击致裂模拟系统还包括：分别沿所述第一方向、所述第二方向、第三方向设置的第一固定支架、第二固定支架、第三固定支架，所述第一固定支架用于固定支撑所述第一定位导轨、所述第一输入束杆、所述第一输出束杆，所述第二固定支架用于固定支撑所述第二定位导轨、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆，所述第三固定支架用于固定支撑所述第三输入束杆、所述第三输出束杆。
5.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆分别包括多排束杆，每排束杆中包括多个束杆。
6.如权利要求5所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆的外侧分别设置有束杆固定箍，用于固定所述每排束杆中各个束杆的相对位置。
7.如权利要求5所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述高压气枪装置包括组合子弹夹，所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端的多排束杆沿所述束杆的径向方向设置有贯通孔，所述组合子弹夹设置在所述贯通孔内。
8.如权利要求7所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述组合子弹夹的组合数与所述第一输出束杆的排数相同，每组子弹夹中子弹的数量与每排所述第一输出束杆中束杆的数量相同。
9.如权利要求7或8所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述射孔弹测速孔包括多组测速孔，所述测速孔的组合数与所述组合子弹夹的组合数相同。
10.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述高压气枪装置与所述第一输入束杆接触的一端设置有出气孔，所述出气孔与所述第一输入束杆的贯通射孔一一对应。
11.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述液压缸内设置有限位环，用于限制活塞的移动。
12.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述超声波测试系统设置在所述试件安装箱在所述第一方向和/或所述第二方向的外壁上。
13.如权利要求1所述的一种页岩冲击致裂模拟系统，其特征在于，所述第一输入束杆、所述第一输出束杆、所述第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆均为方形杆。
14.一种应用权利要求1-13任一项所述页岩冲击致裂模拟系统进行页岩冲击致裂模拟仿真的方法，其特征在于，包括：
利用液压伺服控制系统控制第一输出束杆、第二输出束杆、第三输出束杆向设置在试件安装箱内的试件施加预设的压力；
通过设置在第三输入束杆和所述第三输出束杆分别与所述试件接触的一端的高压水管向所述试件输送预设压力的水，等候预设时间；
通过设置在所述第一输入束杆远离所述试件安装箱的一端的高压气枪装置发射子弹，所述子弹通过所述第一输入束杆撞击所述试件；
通过设置在所述第一输入束杆与所述试件安装箱接触的一端的射孔弹测速孔、设置在第一输入束杆、所述第一输出束杆、第二输入束杆、所述第二输出束杆、所述第三输入束杆、所述第三输出束杆中的应变信号采集装置、设置在所述试件安装箱外壁设置有超声波测试系统采集测试数据；
根据采集到的测试数据，对所述试件进行冲击致裂的分析。
CN201711201340.0A 2017-11-27 2017-11-27 一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法 Active CN108152155B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711201340.0A CN108152155B (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711201340.0A CN108152155B (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108152155A true CN108152155A (zh) 2018-06-12
CN108152155B CN108152155B (zh) 2020-08-11

Family

ID=62468191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711201340.0A Active CN108152155B (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108152155B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110296904A (zh) * 2019-07-03 2019-10-01 太原理工大学 一种煤岩体冲击作用下的伺服三轴加载装置和方法
WO2020134578A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 深圳大学 真三轴霍普金森压杆的定位对中系统及方法
WO2020134577A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 深圳大学 真三轴动静组合加载霍普金森压杆的温度控制系统及方法
WO2020134580A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 深圳大学 真三轴霍普金森杆固体动态损伤与超声波传播测试方法
CN111551458A (zh) * 2020-03-25 2020-08-18 南京航空航天大学 一种模拟多叶片打靶的试验装置及方法
US11703433B2 (en) 2018-12-26 2023-07-18 Shenzhen University Dynamic true triaxial electromagnetic Hopkinson bar system and testing method
US11988645B2 (en) 2018-12-26 2024-05-21 Shenzhen University Dynamic true triaxial electromagnetic Hopkinson bar system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239229A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高圧・高速三軸試験装置及び試験体保持治具
CN1971244A (zh) * 2006-12-05 2007-05-30 西南交通大学 缸、杆分离式气动直接动态拉伸实验装置
CN202101910U (zh) * 2011-06-10 2012-01-04 中国矿业大学 三轴冲击动静载组合试验机
CN204988857U (zh) * 2015-06-26 2016-01-20 宁波大学 一种卧式shpb束杆试验装置
CN205719826U (zh) * 2016-06-13 2016-11-23 中国科学技术大学 一种基于真三轴静载的岩石霍普金森冲击加载实验装置
KR101727405B1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-02 전북대학교산학협력단 Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법
CN107036917A (zh) * 2017-05-27 2017-08-11 武汉大学 深部围岩岩爆冲击倾向性的室内试验方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239229A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 高圧・高速三軸試験装置及び試験体保持治具
CN1971244A (zh) * 2006-12-05 2007-05-30 西南交通大学 缸、杆分离式气动直接动态拉伸实验装置
CN202101910U (zh) * 2011-06-10 2012-01-04 中国矿业大学 三轴冲击动静载组合试验机
CN204988857U (zh) * 2015-06-26 2016-01-20 宁波大学 一种卧式shpb束杆试验装置
KR101727405B1 (ko) * 2015-10-28 2017-05-02 전북대학교산학협력단 Shpb 충격시험 전용 삼축 압축셀 및 이를 이용한 동적 삼축 전단 시험기법
CN205719826U (zh) * 2016-06-13 2016-11-23 中国科学技术大学 一种基于真三轴静载的岩石霍普金森冲击加载实验装置
CN107036917A (zh) * 2017-05-27 2017-08-11 武汉大学 深部围岩岩爆冲击倾向性的室内试验方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
席军 等: "大理岩对多次冲击波的非线性动态响应", 《岩石力学与工程学报》 *
胡江春: "《岩土电化学的理论及试验研究》", 31 January 2014, 煤炭工业出版社 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020134578A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 深圳大学 真三轴霍普金森压杆的定位对中系统及方法
WO2020134577A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 深圳大学 真三轴动静组合加载霍普金森压杆的温度控制系统及方法
WO2020134580A1 (zh) * 2018-12-26 2020-07-02 深圳大学 真三轴霍普金森杆固体动态损伤与超声波传播测试方法
US11703433B2 (en) 2018-12-26 2023-07-18 Shenzhen University Dynamic true triaxial electromagnetic Hopkinson bar system and testing method
US11988645B2 (en) 2018-12-26 2024-05-21 Shenzhen University Dynamic true triaxial electromagnetic Hopkinson bar system
CN110296904A (zh) * 2019-07-03 2019-10-01 太原理工大学 一种煤岩体冲击作用下的伺服三轴加载装置和方法
CN111551458A (zh) * 2020-03-25 2020-08-18 南京航空航天大学 一种模拟多叶片打靶的试验装置及方法
CN111551458B (zh) * 2020-03-25 2021-10-01 南京航空航天大学 一种模拟多叶片打靶的试验装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108152155B (zh) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108152155A (zh) 一种页岩冲击致裂模拟系统及其使用方法
CN109307624A (zh) 一种大尺寸真三轴水力压裂实验装置及实验方法
CN102636398B (zh) 模拟冲击型岩爆的实验方法
CN104865124A (zh) 基于岩石应力-应变曲线和超声波纵波速度的页岩脆性指数测定方法
CN112665947B (zh) 一种冻融-干湿环境下岩石损伤声学监测装置及方法
CN104089822B (zh) 深部开采采动应力场演变过程试验方法
BRPI0510007B1 (pt) mapeamento de fratura microssísmica usando medições de sincronismo de fonte sísmica para calibração de velocidade
CN108051643A (zh) 多功能长岩心径向多对点动态监测驱替系统
CN105527176A (zh) 用于冲击荷载下深部节理岩体破裂机理的试验装置
CN207689474U (zh) 气体或泡沫注入的实验室驱油模拟装置
US20090217739A1 (en) Method for the development and quality control of flow-optimized shaped charges
CN103513280A (zh) 一种微地震监测模拟系统
CN105092699A (zh) 岩石超声波测试系统及高温高压三分量超声探头制作方法
CN104975836B (zh) 岩样水力裂缝形态声发射诊断实验方法及装置
CN104374827B (zh) 横观各向同性岩体原位动弹性模量的各向异性系数的测量方法
JP2021085872A (ja) 梁柱構造部材の耐衝撃性を試験する装置
CN110018057A (zh) 一种微震-剪切-渗流耦合测试装置及试验方法
CN105067438A (zh) 一种可施加三轴应力的穿越活动断裂带隧道错动破坏的模型试验装置
CN109883921A (zh) 砾岩岩石增渗测量系统及方法
CN110056335A (zh) 一种三轴多裂纹水力压裂实验装置及实验方法
CN205910055U (zh) 一种用于动力扰动型岩爆模拟的真三轴试验夹具
CN105842067A (zh) 应力变化与裂缝扩展方向测试装置及方法
CN103076242A (zh) 材料高围压温控动态特性测试系统
CN107796551B (zh) 一种局部壁面应力解除法仪器室内实验平台及其测量的方法
Liu et al. Experimental study on stress monitoring in fractured-vuggy carbonate reservoirs before and after fracturing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant