CN112146988A - 单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，属于石油开采领域。装置包括：测试主架、动力单元、动力传递单元与测量单元；动力单元与测试主架的一端连接；动力传递单元包括：相对设置的第一活塞与第二活塞；第一活塞、第二活塞与测试主架滑动连接；第一活塞与动力单元相连；第一活塞、第二活塞与测试主架之间形成容纳空间；测量单元与第一活塞或第二活塞相连；测试主架与动力单元的材质包括：铯0.91～1.46％、锰0.35～0.95％、碳0.30～0.42％、镍0.15～0.35％、铜0.12～0.21％、钼0.09～0.23％、硫0.09～0.19％、铝0.08～0.12％、氮≤0.065％，余量为铁与杂质。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置。
背景技术
水力压裂作业中需要向油层中挤注压裂液及压裂液支撑剂，压裂液支撑剂与压裂液进入被压裂开的裂缝中。由于压裂液支撑剂常温下为液相，具有独特的热敏感性，被加热至一定温度时会产生固相。在油层形成的裂缝中，受到地层压力的作用，温度升高，压裂液支撑剂受热形成具有良好强度的支撑固相以支撑裂缝不闭合。压裂液支撑剂形成的压裂液支撑剂固相的性能优劣是压裂施工成败的关键。因此，在压裂前需要通过单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置对压裂液支撑剂固相的性能进行研究，以提高压裂作业的成功率，提高采油效率。
相关技术采用的测试装置为破碎机，破碎机包括相互连接的破碎室与压力机构。将压裂液支撑剂固相放入破碎室内，通过压力机构对破碎室内的压裂液支撑剂固相施加压力，对施加压力后的压裂液支撑剂固相进行筛分，测量压裂液支撑剂固相的破碎率。通过压裂液支撑剂固相的破碎率对压裂液支撑剂固相的性能进行研究。
发明人发现相关技术至少存在以下问题：
压裂液支撑剂固相的性质与常规石英砂、陶粒等支撑剂性质不同，在高压下的破碎率很小(<5％)，仅通过破碎机获取破碎率作为压裂液支撑剂固相性能测定的参数，无法准确判断自支撑固相的支撑性能，进而对增产效果做出准确判断；且由于自支撑固相的抗压能力强，已有的测试装置的测量范围无法高于100MPa。
发明内容
本发明实施例提供了一种单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，可解决上述技术问题。技术方案如下：
一种单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，所述装置包括：测试主架、动力单元、动力传递单元与测量单元；
所述动力单元与所述测试主架的一端连接；
所述动力传递单元包括：相对设置的第一活塞与第二活塞；所述第一活塞、所述第二活塞与所述测试主架滑动连接；所述第一活塞与所述所述动力单元相连；
所述第一活塞、所述第二活塞与所述测试主架之间形成容纳空间，所述容纳空间用于放置待测试固相；
所述测量单元与所述第一活塞或所述第二活塞相连，所述测量单元用于获取所述待测试固相的性能参数；
所述测试主架与所述动力传递单元的材质通过包括以下质量百分比的组分制备而成：
铯：0.91～1.46％、锰：0.35～0.95％、碳：0.30～0.42％、镍：0.15～0.35％、铜：0.12～0.21％、钼：0.09～0.23％、硫：0.09～0.19％、鋁：0.08～0.12％，余量为铁杂质。
在一种可能的实现方式中，所述测试主架包括：底板、第一侧板、第二侧板与第三侧板；所述第一侧板与所述第二侧板垂直设置在所述底板上，所述第三侧板与所述第一侧板、所述第二侧板同一侧的端部连接；
所述第一活塞、所述第二活塞与所述测试主架的所述第一侧板、所述第二侧板均滑动连接；
所述第一活塞、所述第二活塞与所述底板、所述第一侧板、所述第二侧板之间形成所述容纳空间。
在一种可能的实现方式中，所述第一侧板、所述第二侧板内壁上具有轨道，所述第一活塞、所述第二活塞通过所述轨道与所述第一侧板、所述第二侧板滑动连接。
在一种可能的实现方式中，所述动力单元包括：手动试压泵与液压室；
所述手动试压泵与所述液压室连接；
所述液压室的外壳与所述测试主架的一端连接。
在一种可能的实现方式中，所述测量单元包括：光栅尺；
所述光栅尺位于所述测试主架上，所述光栅尺的表头与所述第一活塞、所述第二活塞均连接。
在一种可能的实现方式中，所述测量单元还包括：压力传感器；
所述压力传感器位于所述测试主架的另一端，所述第二活塞运动至所述测试主架的另一端时与所述压力传感器相抵。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：连接筒；
所述连接筒一端与所述动力单元连接，另一端与所述第一活塞连接。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：连接件；
所述测试主架上具有连接孔，所述连接件通过所述连接孔连接所述测试主架与所述光栅尺。
在一种可能的实现方式中，所述连接孔为螺栓孔，所述连接件为螺栓。
在一种可能的实现方式中，所述液压室为圆柱状空心结构，所述液压室的承压能力大于80兆帕。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
通过将待测试固相放置于容纳空间内，通过动力单元为装置提供动力，与动力单元连接的第一活塞受力向第二活塞的方向运动，对位于容纳空间内的待测试固相进行挤压，通过与第一活塞或第二活塞连接的测量单元获取待测试固相的多项性能参数。由于本发明实施例提供测试主架与动力传递单元通过包括上述成分的组分制备而成，具有强度高、耐压性好的性能，可以适用于硬度大、弹塑性高以及强度大的压裂液自支撑固相性能的测试，通过研究多项性能参数可以准确判断自支撑固相的弹塑性，进而对自支撑压裂液配方和自支撑压裂技术参数进行优化设计，可大幅提高作业的成功率与增产效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置结构示意图；
图2是本发明实施例提供的测试主架结构示意图；
图3是本发明实施例提供的手动试压泵结构示意图；
图4是本发明实施例提供的液压室结构示意图。
图5是本发明实施例提供的液压室侧向结构示意图；
图6是本发明实施例提供的光栅尺结构示意图；
图7是本发明实施例提供的连接筒结构示意图；
图8是本发明实施例提供的第一活塞结构示意图；
图9是本发明实施例提供的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置实验数据统计图。
附图标记分别表示：
1-测试主架，11-底板，12-第一侧板，13-第二侧板，14-第三侧板，2-动力单元，21-手动试压泵，22-液压室，3-动力传递单元，31-第一活塞，32-第二活塞，4-测量单元，41-光栅尺，5-手动试压泵，6-连接筒。
具体实施方式
除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在石油开采中，向油层中注入压裂液与压裂液支撑剂，通过地面设备对注入地层的压裂液施加压力，使地层出现裂缝，压裂液支撑剂进入裂缝。由于压裂液支撑剂具有独特的热敏感性，被加热至一定温度时会产生固相。在油层形成的裂缝中，受到地层压力的作用，温度升高，压裂液支撑剂受热形成具有良好强度的支撑固相以支撑裂缝不闭合。
相关技术通过现有提供的破碎机对压裂液支撑剂固相的破碎性进行研究，但是压裂液支撑剂固相的性能与石英砂、陶粒等支撑剂的性质差异很大，即使在高压下，例如96兆帕的压力下，压裂液支撑剂固相的破碎率也只有不到5％。并且压裂液支撑剂固相还具有一定的弹塑性，通过破碎机只能对压裂液支撑剂固相的破碎性能进行研究，而不能对其他的性能进行研究。压裂液支撑剂固相的粒径尺寸非常小，一般在0.1毫米～5毫米之间，目前还没有专门针对压裂液支撑剂固相的性能进行研究的装置。本发明实施例提供的装置不仅可以用来测定压裂液支撑剂固相的弹塑性，同时也可以用来测定其他微小颗粒，例如，常规石英砂或陶粒等支撑剂的相关性能。更重要的是，研发单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置后，可通过判断不同配方与工艺参数下形成的自支撑固相的各项力学性质，进而优化自支撑压裂液配方类型及各组分比例和相关的工艺参数，为液体配方与工艺参数设计提供重要的研究方法。
本发明实施例提供了一种单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，如图1所示，该装置包括：测试主架1、动力单元2、动力传递单元3与测量单元4；
动力单元2与测试主架1的一端连接；
动力传递单元3包括：相对设置的第一活塞31与第二活塞32；第一活塞31、第二活塞32与测试主架1滑动连接；第一活塞31一端与动力单元2相连；
第一活塞31、第二活塞32与测试主架1之间形成容纳空间，容纳空间用于放置待测试固相；
测量单元4与第一活塞31或第二活塞32连接，测量单元4用于获取待测试固相的多项性能参数；
测试主架1与动力传递单元3的材质通过包括以下质量百分比的组分制备而成：
铯：0.91～1.46％、锰：0.35～0.95％、碳：0.30～0.42％、镍：0.15～0.35％、铜：0.12～0.21％、钼：0.09～0.23％、硫：0.09～0.19％、鋁：0.08～0.12％，余量为铁杂质。
本发明实施例提供的装置至少具有以下技术效果：
本发明实施例提供的装置，通过将待测试固相放置于容纳空间内，通过动力单元2为装置提供动力，与动力单元2连接的第一活塞31受力向第二活塞32的方向运动，对位于容纳空间内的待测试固相进行挤压，通过与第一活塞31或第二活塞32连接的测量单元4获取待测试固相的多项性能参数，由于本发明实施例提供测试主架1与动力传递单元3通过包括上述成分的组分制备而成，具有强度高、耐压性好的性能，可以适用于硬度大、弹塑性高以及强度大的压裂液自支撑固相颗粒性能的测试。
通过本发明实施例提供的装置可以得到待测试固相受到挤压时的多项性能参数。通过研究多项性能参数可以准确判断自支撑固相的弹塑性，进而对自支撑压裂液配方和自支撑压裂技术参数进行优化设计，可大幅提高作业的成功率与增产效果。
以下将通过可选地实施例进一步地描述本发明实施例提供的装置。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的铯质量百分比可以包括：0.91％、0.92％、0.11％、0.12％、0.23％、0.34％、0.46％等。
锰的质量百分比可以包括：0.35％、0.45％、0.55％、0.65％、0.75％、0.85％、0.95％等。
碳的质量百分比可以包括：0.30％、0.32％、0.33％、0.34％、0.36％、0.37％、0.40％、0.41％、0.42％等。
镍的质量百分比可以包括：0.15％、0.17％、0.18％、0.21％、0.22％、0.26％、0.32％、0.33％、0.34％、0.35％等。
铜的质量百分比可以包括：0.12％、0.15％、0.17％、0.18％、0.21％、等。
钼的质量百分比可以包括：0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.15％、0.17％、0.22％、0.23％等。
硫的质量百分比可以包括：0.09％、0.10％、0.11％、0.12％、0.15％、0.17％、0.18％、0.19％等。
铝的质量百分比可以包括：0.08％、0.10％、0.11％、0.12％等。
在一种可能的实施方式中，测试主架通过如下方法制备获得：
将上述质量百分比的组分混合均匀，采用真空炉进行热处理，淬火温度为800-900℃，例如，870℃，第一次高温回火温度为550-600℃，例如，565℃，第二次回火温度为500-550℃，例如，510℃，得到本发明实施例提供的测试主架1。
采用上述方法制备的测试主架1与动力传递单元3，可以确保装置的安全可靠，且制作成本较低，制造周期较短。使测试主架1与动力传递单元3可以承受一定的压力，在对容纳空间内的待测试固相进行施压时不发生形变，保证测量数据的准确性。
在一种可能的实施方式中，如图2所示，测试主架1包括：底板11、第一侧板12、第二侧板13与第三侧板14；第一侧板12与第二侧板13垂直设置在底板11上，第三侧板14与第一侧板12、第二侧板13同一侧的端部连接；
第一活塞31、第二活塞32与第一侧板12、第二侧板13滑动连接；
第一活塞31、第二活塞32与底板11、第一侧板12、第二侧板13之间形成容纳空间。
如图2所示，本发明实施例提供的测试主架1，由底板11、第一侧板12、第二侧板13与第三侧板14形成了一个开放的空间。通过第一活塞31与第二活塞32与第一侧板12、第二侧板13滑动连接，在第一活塞31、第二活塞32以及底板11、第一侧板12、第二侧板13之间形成了容纳空间，测试时，将待测试固相，例如，压裂液支撑剂固相放置于容纳空间内。
动力单元2与测试主架1的一端连接，且与第三侧板14的位置相对。
作为一种示例，本发明实施例提供的装置也可用于常规石英砂、陶粒等支撑剂性能的测试。测试时，将常规石英砂、陶粒等支撑剂放入上述容纳空间，并施加压力，提供本装置进行测量。
测试主架1的底板11、第一侧板12、第二侧板13、第一活塞31、第二活塞32形成的容纳空间的大小可以根据实际需要进行调整。
作为一种示例，当需要测量的待测试固相较多时，容纳空间的位置可以较大，即第一侧板12与第二侧板13之间的间距应该较宽，相应的，第一活塞31与第二活塞32的宽度应该与第一侧板12与第二侧板13之间的距离相适配，以达到与第一侧板12、第二侧板13滑动连接的目的。
作为一种示例，当需要测量的待测试固相较少时，容纳空间的位置可以较小，即第一侧板12与第二侧板13之间的间距可以较窄，以达到提高测量效率的目的。相应的，第一活塞31与第二活塞32的宽度应该与第一侧板12、第二侧板13之间的距离相适配，以达到与第一侧板12、第二侧板13滑动连接的目的。
如此，不但提高了测量的效率，通过实际需要对测试主架1的大小进行调整，节省了成本。
测试主架1的第一侧板12、第二侧板13、第三侧板14与底板11可以事先根据实际需要设计为一体成型，也可以是可拆卸连接。采用可拆卸连接的方式可以在实际应用中根据需要对测试主架1的大小进行调成。
在一种可能的实施方式中，第一活塞31与第二活塞32的接触面，即，本发明实施例提供的容纳空间的内截面的加工精度需控制在0.1mm以内，表面粗糙度不大于Ra 0.8。
第一活塞31、第二活塞32与第一侧板12、第二侧板13之间滑动连接，可以保证第一活塞31在受到动力作用时可以沿着第一侧板12、第二侧板13进行滑动，进而对位于容纳空间内的待测试固相施加压力。
在一种可能的实施方式中，第一侧板12、第二侧板13的内壁上具有轨道，第一活塞31、第二活塞32通过轨道与第一侧板12、第二侧板13滑动连接。
通过在第一侧板12、第二侧板13内壁上设置轨道，第一活塞31与第二活塞32通过轨道与第一侧板12、第二侧板13滑动连接，可以使第一活塞31在受到压力时沿着轨道内进行运动，对容纳空间内的待测试固相进行挤压，将力传递给第二活塞32。
本发明实施例通过设置第二活塞32，可以保证测量单元4测量结果的准确性。
作为一种示例，当没有第二活塞32时，待测试固相受到第一活塞31的挤压向具有压力传感器42一端运动，由于待测试固相为数量较多的固体颗粒，不能保证每一个固体颗粒受到的力能传递至压力传感器42上。
通过设置第二活塞32，且可沿第一侧板12、第二侧板13的轨道内进行运动，当待测试颗粒受力向具有压力传感器42一端的测试主架2运动，第二活塞32与压力传感器42相抵，通过不断的对待测试固相施加压力，第二活塞32将待测试固相受到的力实时传递给压力传感器42，通过压力传感器42可以实时获取待测试固相的受力情况，并进行记录。如此，可以提高对待测试固相性能测试的准确性。
作为一种示例，在轨道内设置润滑剂，可以减少第一活塞31、第二活塞32与第一侧板12、第二侧板13之间的摩擦力，提高测试效率。
可以理解的是，第一活塞31与第二活塞32沿着轨道运动，因此，第一活塞31、第二活塞32的宽度与第一侧板12、第二侧板13之间的距离相适配。横截面的宽度根据地层裂缝的情况进行确定。以达到更接近地层环境，提高测试结果的准确性。
在一种可能的实施方式中，如图3、图4所示，动力传递2包括：手动试压泵21与液压室22；
手动试压泵21与液压室22连接；
液压室22的外壳与测试主架1的一端连接。
手动试压泵21的最高工作压力可达800千克/毫米(单位：kg/mm)，即手动试压泵21能够提供0-800kg/mm范围内任一数值的压力来做水压试验。通过设置手动试压泵21，可以根据实际情况需要实时调整施加的压力，以调整待测试固相受到的总压力，以改变待测试固相的压实程度。如此，提高了作业效率。
手动试压泵21的曲轴通过液压室22与第一活塞31连接，通过手动试压泵21曲轴的转动带动第一活塞31待测试固相的方向运动，对位于容纳空间内的待测试固相进行挤压。
液压室31的外壳与测试主架1第一侧板12、第二侧板13连接，液压室31位于第一侧板12、第二侧板13的中间。液压室31与第一侧板12、第二侧板13之间可以为可拆卸连接方式，例如，螺纹连接。示例地，液压室31的外壳上具有内螺纹，第一侧板12、第二侧板13的内壁上具有外螺纹。
在一种可能的实施方式中，如图4或图5所示，液压室22为圆柱状空心结构，液压室22的承压能力大于80兆帕。
通过设置液压室22为圆柱空心结构，可以更好的与第一侧板12、第二侧板13连接。通过设置液压室22的承压能力小于100兆帕，一方面，测试压裂液支撑剂固相的时候，保持压力与地层环境中的压力相似，提高测试结果的准确性。另一方面，可以保证在对容纳空间内的待测试固相施压时，当压力过大，液压室22不会发生形变，影响装置的精密性。
在一种可能的实施方式中，如图6所示，测量单元4包括：光栅尺41；
光栅尺41位于测试主架1上，光栅尺41的表头与第一活塞31、所述第二活塞32均连接。
本发明实施例提供的光栅尺41包括分别设置在测试主架1第一侧板12、第二侧板13上第一光栅尺与第二光栅尺，第一光栅尺与第二光栅尺的表头分别与第一活塞31、第二活塞32连接。第一光栅尺、第二光栅尺的表头与第一活塞31、第二活塞32的侧截面垂直，以使当第一活塞31、第二活塞32运动时，第一光栅尺、第二光栅尺的表头与第一活塞31、第二活塞32同步运动，达到测量结果的准确性。
光栅尺，也称为光栅尺位移传感器光栅尺传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺可用作直线位移或者角位移的检测。光栅尺的检测范围大，检测精度高，响应速度快。
本发明实施例通过在测试主架1上的第一侧板12、第二侧板13上均设置光栅尺，当第一个光栅尺测量的数据发生误差时，可以通过第二个光栅尺对得到的数据进行校正，提高测量结果的准确性。
光栅尺41的尺身与表头安装时需要通过百分表多次矫正安装孔位，保证两个安装在活塞31的表头沿着尺身的运动方向垂直于活动活塞31样品槽内的横截面。
在一种可能的实施方式中，测量单元4还包括：压力传感器42；
压力传感器42位于测试主架1的另一端，第二活塞32运动至测试主架1的另一端时与压力传感器42相抵。
本发明实施例提供的压力传感器42位于测试主架1的另一端，即，当第二活塞32从测试主架1距液压室22较近的一端运动至测试主架1的另一端时与压力传感器42相抵，将待测试固相所受的总的压力传递给压力传感器42，通过压力传感器42的读数得到待测试固相受到的压力。
压力传感器42位于测试主架1端部的中间部位，以使接受到的压力大小均匀，保证测量结果的准确性。
本发明实施例选取的压力传感器42的测量范围为1千克单位：Kg-2000Kg，精确度为1Kg。选取上述测量范围和精度值的压力传感器42可以保证对待测试固相受到的微小的压力进行感知和测量，提高测量结果的准确性。
在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供的装置通过获取待测试固相的压力数以及第一活塞31与第二活塞32在测试主架1中运动的位移可以判断待测试固相的强度、硬度、变形度、弹塑性、杨氏模量、泊松比等参数，通过上述多个参数对待测试固相的性能进行分析。
作为一种示例，作业时，将待测试固相放入容纳空间内。通过手动对手动试压泵5进行加压，这时手动试压泵5的压力被传递至液压室22，液压室22通过第一活塞31将压力传送至第二活塞32，第一活塞31受力后向第二活塞32的方向移动带动光栅尺4的表头移动，在光栅尺4的显示器上实时显示第一活塞31、第二活塞32运动的位移数据待压力传感器42刚刚开始出现读数上升时，分别读取与第一活塞31连接的第一光栅尺的都读数L1，与第二活塞32连接的第二光栅尺上的读数L2，第一活塞31将压力传递至待测试固相，进而，待测试固相将相同的压力传递至第二活塞32，第二活塞32受到挤压后与压力传感器42相抵，将压力传递给压力传感器42，此时压力传感器42将实时显示出待测试固相所受力F，待测试固相实际所受压强P为F/SS为第一活塞31或第二活塞32的侧面积。
分别读取第一时刻第一光栅尺与第二光栅尺上的读数L1n与L2n；
待测试固相在第一时刻的压缩形变比记为[(L1n-L1)/2+(L2n-L2)/2]×100％；
待测试固相承压载荷即为F×g/S(g为重力加速度)。
可以理解的是，待测试固相所能承受的压力越大，则强度和硬度越大，形变度越小，通过对待测试固相承受的压力分析强度、硬度与形变度性能。
弹塑性是指物体在外力施加的同时立即产生全部变形，而在外力解除的同时，只有一部分变形立即消失，其余部分变形在外力解除后却永远不会自行消失的性能。
杨氏模量又称弹性模量，材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系即符合胡克定律，其比例系数称为弹性模量。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，弹性模量值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
杨氏模量是弹性材料的一种最重要、最具特征的力学性质。是物体弹性变形难易程度的表征。用E表示。定义为理想材料有小形变时应力与相应的应变之比。E以单位面积上承受的力表示，单位为N/m2。
通过本发明实施例可以得到待测试固相在容纳空间内受到的压力F，容纳空间的面积S可以根据第一活塞31后第二活塞32的侧面积得到待测试固相的杨氏模量参数。通过杨氏模量参数进一步判断待测试固相的性能。
泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。
通过本发明实施例提供的方法可以通过光栅尺41得到待测试固相在容纳空间内运动的位移S，通过压力传感器42得到待测试固相在容纳空间内受到的压力F大小，进而得到待测试固相的泊松比。
相比相关技术，本发明提供了上述待测试固相的强度、硬度、变形度、弹塑性、杨氏模量、泊松比等参数，通过上述多个参数对待测试固相的性能进行分析，提高了分析结果的准确性。
在一种可能的实施方式中，如图7所示，该装置还包括：连接筒6；
连接筒一端与动力单元连接，另一端与第一活塞32连接。
手动试压泵21的压力通过连接筒传递给第一活塞31，推动第一活塞13向前运动。
连接筒6的宽度与第一侧板12、第二侧板13之间的宽度相适配，可以不影响第一活塞31与第二活塞32的运动。
如图8所示，第一活塞31与连接筒6的连接面具有螺栓孔，连接筒6与第一活塞31通过螺栓连接，螺栓孔的数量可以是2个、4个、6个等。螺栓孔的数量不发明实施例不做限定。
在一种可能的实施方式中，该装置还包括：连接件；
测试主架1上具有连接孔，连接件通过连接孔连接测试主架1与光栅尺41。
通过在测试主架1上设置连接孔，光栅尺41与测试主架1通过连接件连接，保证光栅尺41的稳定安装。
在一种可能的实施方式中，连接孔为螺栓孔，连接件为螺栓。
作为一种示例，螺栓孔可以为2个、4个、6个等。
示例地，光栅尺41与测试主架1之间可以是螺栓连接。螺栓的数量可以是2个、4个、6个等。
作为一种示例，本实施例采用本发明实施例提供的装置进行了单颗粒自支撑固相的受压与形变测试实验，单颗粒自支撑固相的受压与形变测试结果如表1和图9所示：
表1单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置实验数据
由表1及图9的实验数据可知，本发明实施例提供的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置可直接测定出自支撑固相的弹塑性，而本发明实施例提供的自支撑固相的抗弹性、抗塑性和抗破碎能力明显强于陶粒与石英砂，因此，针对石英砂和陶粒等抗弹性、抗碎性以及抗塑性较差的固相颗粒可以采用相关技术提供的装置测量其性能，但是针对本发明实施例提供的压裂液中自支撑固相，由于其强度、硬度、破碎性以及弹塑性等均与常规的石英砂、陶粒等性质不同，因此，不能采用相关技术提供的装置进行测量。而通过本发明实施例提供的装置可以精确的测量出单相自支撑固相颗粒的各种性能，并通过研究多项性能参数可以准确判断自支撑固相的弹塑性，进而对自支撑压裂液配方和自支撑压裂技术参数进行优化设计，可大幅提高作业的成功率与增产效果。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述装置包括：测试主架(1)、动力单元(2)、动力传递单元(3)与测量单元(4)；
所述动力单元(2)与所述测试主架(1)的一端连接；
所述动力传递单元(3)包括：相对设置的第一活塞(31)与第二活塞(32)；所述第一活塞(31)、所述第二活塞(32)与所述测试主架(1)滑动连接；所述第一活塞(31)与所述所述动力单元(2)相连；
所述第一活塞(31)、所述第二活塞(32)与所述测试主架(1)之间形成容纳空间，所述容纳空间用于放置待测试固相；
所述测量单元(4)与所述第一活塞(31)或所述第二活塞(32)相连，所述测量单元(4)用于获取所述待测试固相的多项性能参数；
所述测试主架(1)与所述动力传递单元(3)的材质通过包括以下质量百分比的组分制备而成：
铯：0.91～1.46％、锰：0.35～0.95％、碳：0.30～0.42％、镍：0.15～0.35％、铜：0.12～0.21％、钼：0.09～0.23％、硫：0.09～0.19％、铝：0.08～0.12％、氮：≤0.065％、磷：≤0.023％、钛：≤0.021％、铈：≤0.018％、氧：≤0.002％，余量为铁与杂质。
2.根据权利要求1所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述测试主架(1)包括：底板(11)、第一侧板(12)、第二侧板(13)与第三侧板(14)；所述第一侧板(12)与所述第二侧板(13)垂直设置在所述底板(11)上，所述第三侧板(14)与所述第一侧板(12)、所述第二侧板(13)同一侧的端部连接；
所述第一活塞(31)、所述第二活塞(32)与所述测试主架(1)的所述第一侧板(12)、所述第二侧板(13)均滑动连接；
所述第一活塞(31)、所述第二活塞(32)与所述底板(11)、所述第一侧板(12)、所述第二侧板(13)之间形成所述容纳空间。
3.根据权利要求2所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述第一侧板(12)、所述第二侧板(13)内壁上具有轨道，所述第一活塞(31)、所述第二活塞(32)通过所述轨道与所述第一侧板(12)、所述第二侧板(13)滑动连接。
4.根据权利要求1所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述动力单元(2)包括：手动试压泵(21)与液压室(22)；
所述手动试压泵(21)与所述液压室(22)连接；
所述液压室(22)的外壳与所述测试主架(1)的一端连接。
5.根据权利要求1所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述测量单元(4)包括：光栅尺(41)；
所述光栅尺(41)位于所述测试主架(1)上，所述光栅尺(41)的表头与所述第一活塞(31)、所述第二活塞(32)均连接。
6.根据权利要求5所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述测量单元(4)还包括：压力传感器(42)；
所述压力传感器(42)位于所述测试主架(1)的另一端，所述第二活塞(32)运动至所述测试主架(1)的另一端时与所述压力传感器(42)相抵。
7.根据权利要求1-6任一项所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述装置还包括：连接筒(6)；
所述连接筒(6)一端与所述动力单元(2)连接，另一端与所述第一活塞(31)连接。
8.根据权利要求5所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述装置还包括：连接件；
所述测试主架(1)上具有连接孔，所述连接件通过所述连接孔连接所述测试主架(1)与所述光栅尺(41)。
9.根据权利要求8所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述连接孔为螺栓孔，所述连接件为螺栓。
10.根据权利要求4所述的单颗粒自支撑固相弹塑性测试装置，其特征在于，所述液压室(21)为圆柱状空心结构，所述液压室(21)的承压能力大于80兆帕。
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