CN112903504B - Pdc齿切削破岩实验装置 - Google Patents

Abstract

本说明书提供了一种PDC齿切削破岩实验装置，包括：具有容纳腔室的包围主体；设置在容纳腔室内的岩石样品，岩石样品具有切削面；用于密封容纳腔室的切削上盖，切削上盖与切削面相面对，切削上盖设置有与容纳腔室相连通的注液孔；具有纵长延伸方向的切削刀杆，切削刀杆上可拆卸安装有与切削面相接触的PDC齿，PDC齿与切削面之间具有预定角度；用于驱动切削刀杆沿着平行于纵长延伸方向运动的运动控制机构；用于对岩石样品施加围压的围压机构；用于调节容纳腔室温度的温度控制机构；用于向注液孔注入试验介质的注液控制机构。本说明书可实现向岩石样品切削面注入多种试验介质，可以实现井底地应力、液柱压力和温度条件的模拟。

Description

PDC齿切削破岩实验装置

技术领域

本申请涉及深部地层钻井技术领域，尤其涉及一种PDC齿切削破岩实验装置。

背景技术

随着我国经济社会快速发展和人民生活水平不断提高，能源需求日益增长，油气对外依存度逐年攀升。目前，深层资源探明率较低，发现新储量潜力大，深层油气及地热资源的开发可缓解我国能源安全面临的巨大挑战。

深地储层具有岩石样品硬度高、研磨性强、可钻性差、温度高等特点，相较于浅部地层环境更加复杂、施工难度更大。PDC(Polycrystalline Diamond Compact bit，聚晶金刚石)钻头自20世纪70年代末进入油气钻井行业以来，以其破岩效率高、钻速快、寿命长、性能稳定、经济效益显著等优势，被广泛用于油气及地热钻井。

但是，PDC钻头在深部硬岩地层中的钻进仍面临着冲击磨损严重、钻速下降快、钻头进尺短的挑战。因此，有必要提供一种PDC齿切削破岩实验装置，揭示深部地层钻井中PDC钻头破岩机理，这对于优化PDC齿结构参数及布齿参数，提高深部地层机械钻速具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本申请提供了一种PDC齿切削破岩实验装置，能够模拟深部硬岩地层高温高压的环境，并实现向岩石样品切削面注入多种试验介质，可以进行井底地应力、液柱压力和温度条件的模拟，为研制适用于深层高温高围压钻井提速用的PDC钻头提供理论指导。

为了达到上述目的，本申请提供的技术方案如下所述：

一种PDC齿切削破岩实验装置，包括：

具有容纳腔室的包围主体；

设置在所述容纳腔室内的岩石样品，所述岩石样品具有切削面；

用于密封所述容纳腔室的切削上盖，所述切削上盖与所述切削面相面对，所述切削上盖设置有与所述容纳腔室相连通的注液孔；

具有纵长延伸方向的切削刀杆，所述切削刀杆上可拆卸安装有与所述切削面相接触的PDC齿，所述PDC齿与所述切削面之间具有预定角度；

用于驱动所述切削刀杆沿着平行于所述纵长延伸方向运动的运动控制机构；

用于对所述岩石样品施加围压的围压机构；

用于调节所述容纳腔室温度的温度控制机构；

用于向所述注液孔注入试验介质的注液控制机构。

作为一种优选的实施方式，所述围压机构包括：设置在所述容纳腔室中的垫板，所述垫板具有多个；加载活塞缸，所述加载活塞缸具有多个，所述加载活塞缸与所述包围主体密封连接，并通过所述垫板为所述岩石样品施加围压；加载油泵，与所述加载活塞缸相连，用于为所述加载活塞缸提供液压。

作为一种优选的实施方式，所述岩石样品为方形结构，具有相对的顶面和底面，以及围设于所述顶面和所述底面之间的侧面；所述垫板包括：沿着所述岩石样品周向间隔设置的第一垫板，以及设置在所述岩石样品底面的第二垫板，所述第一垫板上与所述岩石样品相面对的表面与所述岩石样品的侧面等面积，所述第二垫板上与所述岩石样品相面对的表面和所述岩石样品的底面等面积。

作为一种优选的实施方式，所述岩石样品的顶面为所述切削面，所述垫板还包括：设置在所述岩石样品切削面的第三垫板，所述第三垫板设置有允许所述PDC齿切削岩石样品的避让槽。

作为一种优选的实施方式，所述切削上盖设置有用于安装所述切削刀杆的中心腔室，所述切削上盖设置有进入口和伸出口，所述进入口和所述伸出口均与所述中心腔室相连通，所述切削刀杆贯穿于所述进入口与所述伸出口之间。

作为一种优选的实施方式，所述切削刀杆与所述PDC齿之间设置有夹持件，所述PDC齿夹持于所述夹持件的底部，所述切削刀杆上设置有用于插入所述夹持件的定位孔，所述夹持件与所述切削刀杆之间设置有用于调节所述PDC齿相对于所述切削面高度的径向限位机构，所述径向限位机构能防止所述夹持件从所述定位孔中脱出。

作为一种优选的实施方式，所述切削刀杆包括：第一主体段、第二主体段以及螺纹连接于所述第一主体段和所述第二主体段之间的连接段，所述定位孔设置在所述连接段上。

作为一种优选的实施方式，所述径向限位机构还包括：设置在所述连接段上的连接孔；与所述连接孔相配合的紧固件；设置在所述夹持件上的斜面；设置在所述定位孔中与所述紧固件的端部相连的补偿块，所述补偿块与所述斜面相配合；安装于所述定位孔上方的挡片，所述挡片与所述补偿块的顶端相抵接。

作为一种优选的实施方式，所述温度控制机构包括：安装于所述包围主体上的电加热棒；用于调节所述电加热棒加热功率的温度控制单元；用于获取所述包围主体内部温度的温度传感器。

作为一种优选的实施方式，所述切削刀杆安装有载荷传感器，所述载荷传感器用于获取施加在所述PDC齿上的推力，所述载荷传感器与所述运动控制机构连接。

有益效果：

本申请提供的PDC齿切削破岩实验装置的包围主体能够模拟岩石样品所在的深部地层环境，围压机构用于对岩石样品施加围压，模拟深部地层的高压环境，温度控制机构用于调节包围主体内部的温度，模拟深部地层的高温环境，注液控制机构用于向包围主体内部注液，模拟深部地层钻井过程中的液柱压力。切削刀杆上可拆卸的安装有PDC齿，从而通过更换不同形态的PDC齿，实现不同类型的切削刀头测试。本申请的实验装置通过一组或多组连续的切削活动，可对PDC齿不同切削状态下的受力状态进行对比分析，判定和优选针对不同岩石的切削角度、速度、液柱压力等。用来开展包括且不限于岩石切削形态、切屑堆积形态、PDC齿磨损程度、PDC齿角度与其受力关系等的实验验证。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

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的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例提供的PDC齿切削破岩实验装置的结构示意图；

图2为本说明书实施例提供的PDC齿切削破岩实验装置的剖视图；

图3为本说明书实施例提供的PDC齿切削破岩实验装置的附视图；

图4为本说明书实施例提供的切削刀杆连接段的结构示意图；

图5为本说明书实施例提供的紧固件与夹持件相配合时的结构示意图。

附图标记说明：

1、包围主体；2、垫板；3、切削上盖；4、固定螺钉；5、支撑架；6、切削刀杆；61、连接段；62、定位孔；71、挡片；72、紧固件；73、补偿块；8、夹持件；81、PDC齿；82、斜面；9、加载活塞缸；10、载荷传感器；11、运动控制机构；12、温度控制单元；13、注液控制机构；14、加载油泵；15、阀门；16、压力表；17、计算机；18、信号采集单元；19、岩石样品。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

下面将结合图1至图5对本说明书实施例的PDC齿切削破岩实验装置进行解释和说明。需要说明的是，为了便于说明，在本发明的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件。而为了简洁，在不同的实施例中，省略对相同部件的详细说明，且相同部件的说明可互相参照和引用。

具体的，将图1至图5中所示意的向上的方向定义为“上”，将图1至图5中所示意的向下的方向定义为“下”。值得注意的是，本说明书中的对各方向定义，只是为了说明本说明书技术方案的方便，并不限定本说明书实施例的PDC齿切削破岩实验装置在包括但不限定于使用、测试、运输和制造等等其他可能导致装置方位发生颠倒或者位置发生变换的场景中的方向。

本说明书实施例提供了一种PDC齿切削破岩实验装置，如图1至图3所示，实验装置包括：具有容纳腔室的包围主体1；设置在所述容纳腔室内的岩石样品19，所述岩石样品19具有切削面；用于密封所述容纳腔室的切削上盖3，所述切削上盖3与所述切削面相面对，所述切削上盖3设置有与所述容纳腔室相连通的注液孔；具有纵长延伸方向的切削刀杆6，所述切削刀杆6上可拆卸安装有与所述切削面相接触的PDC齿81，所述PDC齿81与所述切削面之间具有预定角度；用于驱动所述切削刀杆6沿着平行于所述纵长延伸方向运动的运动控制机构11；用于对所述岩石样品19施加围压的围压机构；用于调节所述容纳腔室温度的温度控制机构；用于向所述注液孔注入试验介质的注液控制机构13。

在本说明书中，所述包围主体1能够模拟岩石样品19所在的深部地层环境，围压机构用于对岩石样品19施加围压，模拟深部地层的高压环境，温度控制机构用于调节包围主体1内部的温度，模拟深部地层的高温环境，注液控制机构13用于向包围主体1内部注液，模拟深部地层钻井过程中的液柱压力。切削刀杆6上可拆卸的安装有PDC齿，从而通过更换不同形态的PDC齿，实现不同类型的切削刀头测试。

所述包围主体1具有容纳腔室，用于放置岩石样品19。包围主体1可以是圆柱体结构，可以为方形结构或者是其他任意形状。具体的，包围主体1为立方体的金属块，底部通过支撑架5支撑。包围主体1内部的容纳腔室为圆柱体结构，容纳腔室为上方敞开，下方封闭的结构。该容纳腔室的上方通过装配切削上盖3以形成封闭腔。其中，包围主体1上可以设置有密封圈槽，用于放置密封圈，从而当装配切削上盖3时形成更好的密封。

所述围压机构用于对岩石样品19施加围压。在对岩石样品19施加围压时，需要考虑容纳腔室的密封性以及防止对岩石样品19造成损坏。在一个实施方式中，所述围压机构包括：设置在所述容纳腔室中的垫板2，所述垫板2具有多个；加载活塞缸9，所述加载活塞缸9具有多个，所述加载活塞缸9与所述包围主体1密封连接，并通过所述垫板2为所述岩石样品19施加围压；加载油泵14，与所述加载活塞缸9相连，用于为所述加载活塞缸9提供液压。

如图2所示，所述垫板2放置在岩样的外侧，用来将加载活塞缸9的力量传递给岩样。在本实施例中，岩石样品19为具有规则形状的方形结构，具有相对的顶面和底面，以及围设于所述顶面和所述底面之间的侧面。所述垫板2可以围绕岩石样品19的顶面、底面以及侧面设置，以利于在岩石样品19施加三个方向的围压时，起到力的传递作用，以及承压作用。

具体的，所述岩石样品19具有沿着切削方向上加载的第一围压力、沿着重力方向上加载的第二围压力，以及垂直于切削方向和重力方向加载的第三围压力。所述第一围压力、第二围压力和第三围压力为0～50MPa。在本实施例中，加载活塞缸9为双作用液压油缸，通过固定螺钉4与包围主体1连接，所述加载活塞缸9的活塞伸入包围主体1的容纳腔室，并能夹紧垫板2，从而对岩石样品19施加围压。加载活塞缸9与包围主体1之间设置有密封垫圈，在保证活塞缸前后运动的状态下仍可有效的实现静液压力密封。

所述垫板2包括：沿着所述岩石样品19周向间隔设置的第一垫板，以及设置在所述岩石样品19底面的第二垫板，所述第一垫板上与所述岩石样品19相面对的表面与所述岩石样品19的侧面等面积，所述第二垫板上与所述岩石样品19相面对的表面和所述岩石样品19的底面等面积。该第一垫板具体有四个，第一垫板的侧面与岩石样品19的侧面相面对，二者等面积设置，从而能够按照1:1的传递第一围压力和第三围压力。该第二垫板具有一个，第二垫板的顶面与岩石样品19的底面相面对，二者等面积设置，从而能够按照1:1的传递第二围压力。

进一步的，所述岩石样品19的顶面为切削面，垫板2还包括：设置在所述岩石样品19切削面的第三垫板，所述第三垫板设置有允许所述PDC齿81切削岩石样品19的避让槽，以避免PDC齿81与第三垫板产生干涉。

加载油泵14通过液压管线与加载活塞缸9相连，从而为加载活塞缸9提供液压，以控制活塞缸的运动方向，向活塞缸提供加载压力。所述加载油泵14具体为三相加载泵，控制三个方向上液压供应，以分别对岩石样品19施加第一围压力、第二围压力和第三围压力。所述液压管线上还可以设置阀门15和压力表16，分别控制每个方向上液压的供应与通断，并通过压力表16检测对应的液压。

在本说明书中，如图2和图3所示，包围主体1的容纳腔室通过切削上盖3实现密封，通过固定螺钉4与包围主体1连接，实现沿着重力方向上应力的承载，实现静液压力的密封。切削上盖设置有用于安装切削刀杆6的中心腔室，切削上盖3设置有进入口和伸出口，所述进入口和所述伸出口均与所述中心腔室相连通，切削刀杆6贯穿于所述进入口与所述伸出口之间。

所述切削刀杆6具有纵长延伸方向，且为等径的杆体结构。切削刀杆6沿着平行于所述纵长延伸方向运动，从而切削刀杆6下方的PDC齿81沿着该方向对岩石样品19进行切削。通过将切削刀杆6安装于切削上盖3中，能够控制切削的稳定性，完成预定的切削动作。所述切削上盖3具有相对的两侧，该进入口和伸出口分别位于切削上盖3的两侧，即切削刀杆6由一侧进入，再由另一侧伸出。由于切削刀杆6贯穿于进入口和伸出口之间，在使用时，产生一端进入一端突出于静液压力腔体的状态，切削刀杆6上进入和突出的部位体积完全相同，因此，切削过程中不会引起容纳腔室静液压力的改变。

在本说明书中，所述切削刀杆6的运动形式为以下任意一种或几种的组合：等速运动、渐变速运动、匀变速运动。切削刀杆6由运动控制机构11进行驱动控制，完成预定的切削动作，例如定速、定距离、渐变速和斜率加减速等动作。所述运动控制机构11可以采用任意形式和结构，可以为步进电机，本申请在此不作具体的限定。

在本说明书中，所述切削刀杆6安装有载荷传感器10，所述载荷传感器10用于获取施加在所述PDC齿81上的推力，所述载荷传感器10与所述运动控制机构11连接。所述切削刀杆6安装于载荷传感器10的后端，用于传递并测量施加在PDC齿81上的推力，当运动控制机构11对切削刀杆6进行一组或者多组连续的切削活动，通过载荷传感器10来记载切削力。

在本说明书中，切削刀杆6与PDC齿81可拆卸连接，通过更换不同形态的PDC齿，如常规齿、斧形齿、奔驰齿、锥形齿等，实现不同类型的切削刀头测试，配合载荷传感器10实时检测和记录PDC齿81切削时的受力，实现切削力的监测与记录。

在本说明书中，所述切削刀杆6与所述PDC齿81之间设置有夹持件8，所述PDC齿81夹持于所述夹持件8的底部，所述切削刀杆6上设置有用于插入所述夹持件8的定位孔62，所述夹持件8与所述切削刀杆6之间设置有用于调节所述PDC齿81相对于所述切削面高度的径向限位机构，所述径向限位机构能防止所述夹持件8从所述定位孔62中脱出。

在本实施例中，所述夹持件8可以固定PDC齿81的倾角，从而PDC齿81可以与切削面之间呈一定的倾斜角度。或者，所述夹持件8为PDC齿专用的夹持工具，夹持件8与PDC齿81固定连接，通过更换不同倾角的夹持件8，实现PDC齿81切削角度的改变。夹持件8具有预定的长度，通过定位孔62连接于切削刀杆6上，并通过径向限位机构与切削刀杆6呈可拆卸连接，可通过径向限位机构调整夹持件8伸入定位孔62的长度，从而能够调节底部的PDC齿81相对于岩石样品19切削面的高度。所述定位孔62贯通于切削刀杆6上，供具有预定长度的夹持件8伸入，夹持件8在定位孔62中伸入的长度决定了夹持件8底部的PDC齿81相对于切削面的高度，以模拟PDC齿81的切深。

在本说明书中，如图4所示，所述切削刀杆6包括：第一主体段、第二主体段以及螺纹连接于所述第一主体段和所述第二主体段之间的连接段61，所述定位孔62设置在所述连接段61上。所述岩石样品19位于切削刀杆6的下方，当岩石样品19完成一次切削后，需要取出并更换新的岩石。

在本实施例中，将切削刀杆6设置成分段组合的结构，在更换岩石样品19时，无需将整个切削刀杆6抽出，使得更换工作更加方便。在需要更换新的岩石样品19时，首先将连接段61与第一主体段、第二主体段拆卸，然后再将第一主体段和第二主体段向外移动一定距离，即一个朝向伸出口移动，另一个朝向进入口移动，直至第一主体段和第二主体段之间留出足够的空间，可将下方的岩石样品19取出。

如图4和图5所示，所述径向限位机构还包括：设置在所述连接段61上的连接孔；与所述连接孔相配合的紧固件72；设置在所述夹持件8上的斜面82；设置在所述定位孔62中与所述紧固件72的端部相连的补偿块73，所述补偿块73与所述斜面82相配合；安装于所述定位孔62上方的挡片71，所述挡片71与所述补偿块73的顶端相抵接。

具体的，所述连接孔与定位孔62相连通，所述连接孔可以是螺纹孔，紧固件72可以是与该螺纹孔相配合的螺栓或者螺钉。该紧固件72自连接孔伸入定位孔62后，能够顶住夹持件8，从而对夹持件8起到径向限位的作用。切削刀杆6在实际切削过程中，由于PDC齿81与岩石样品19直接接触，会受到岩石样品19施加的反作用力，从而使得PDC齿81以及夹持件8向上运动，无法固定夹持件8在定位孔62中的位置，不能准确的模拟PDC齿81的切深。

在本实施例中，为了防止这一问题，定位孔62内还设置有补偿块73，该补偿块73与夹持件8上的斜面82相配合，且该补偿块73与紧固件72的端部相连，从而增加了紧固件72与夹持件8之间的接触面积，保证紧固件72对夹持件8的加紧。所述连接段61位于定位孔62的上方还安装有挡片71，该挡片71与补偿块73的顶端相接触，限制了补偿块73和紧固件72向上移动，从而限制了夹持件8在切削过程中上移。

进一步的，所述连接孔和所述紧固件72可以设置有多个，通过多个紧固件72的配合能够顶紧夹持件8，起到在切削过程中的径向限位作用。

在本说明书中，所述温度控制机构用来设定和控制包围主体1的温度，模拟和控制切削温度环境，所述切削温度环境为0～300℃。温度控制机构包括：安装于包围主体1上的电加热棒；用于调节所述电加热棒加热功率的温度控制单元12；用于获取包围主体1内部温度的温度传感器。具体的，垫板2上设置有用于安装电加热棒的安装孔，从而电加热棒能够更接近岩石样品19，以将热量快速传递到岩石上。温度控制单元12与电加热棒电性连接，用于调节电加热棒的功率。所述温度传感器可以安装在包围主体1内，同样可以靠近所述安装孔设置，用于监测和记录容纳腔室内部的温度。

在本说明书中，所述注液控制机构13用于向包围主体内部注液，模拟深部地层钻井过程中的液柱压力，并控制液柱压力在0～25MPa。注液控制机构13包括静液压力泵，通过切削上盖3的注液孔向包围主体1内部注入工作介质，该静液压力泵可以实现定压力、定速度的流体注入与控制。进一步的，注液控制机构13还可以包括控制通断的切换阀和压力表，以控制注入的压力。

在本说明书中，所述实验装置还包括信号采集单元18和计算机17，该信号采集单元18与压力表16、温度控制单元12、载荷传感器10、运动控制机构11电性连接，用于采集切削过程中的温度、压力、地应力、切削力等信息，并记录到计算机17中。

岩石样品19及PDC齿81固定完好后，通过设定运动控制机构11、温度控制机构、注液控制机构13、高度调节机构，使切削刀杆6以预定的运动方式对岩石样品19的切削面进行切削，通过载荷传感器10来记录切削力。本说明书实施例的实验装置通过开展一组或多组连续的切削活动，可对PDC齿不同切削状态下的受力状态进行对比分析，判定和优选针对不同岩石的切削角度、速度、液柱压力等。用来开展/验证，包括且不限于岩石切削形态、切屑堆积形态、PDC齿磨损程度、PDC齿角度、切深与其受力关系等的实验验证。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。

Claims (7)

1.一种PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，包括：

具有容纳腔室的包围主体；

设置在所述容纳腔室内的岩石样品，所述岩石样品具有切削面；

用于密封所述容纳腔室的切削上盖，所述切削上盖与所述切削面相面对，所述切削上盖设置有与所述容纳腔室相连通的注液孔；

具有纵长延伸方向的切削刀杆，所述切削刀杆上可拆卸安装有与所述切削面相接触的PDC齿，所述PDC齿与所述切削面之间具有预定角度；所述切削刀杆与所述PDC齿之间设置有夹持件，所述PDC齿夹持于所述夹持件的底部，所述切削刀杆上设置有用于插入所述夹持件的定位孔，所述夹持件与所述切削刀杆之间设置有用于调节所述PDC齿相对于所述切削面高度的径向限位机构，所述径向限位机构能防止所述夹持件从所述定位孔中脱出；所述切削刀杆包括：第一主体段、第二主体段以及螺纹连接于所述第一主体段和所述第二主体段之间的连接段，所述定位孔设置在所述连接段上；所述径向限位机构还包括：设置在所述连接段上的连接孔；与所述连接孔相配合的紧固件；设置在所述夹持件上的斜面；设置在所述定位孔中与所述紧固件的端部相连的补偿块，所述补偿块与所述斜面相配合；安装于所述定位孔上方的挡片，所述挡片与所述补偿块的顶端相抵接；

用于驱动所述切削刀杆沿着平行于所述纵长延伸方向运动的运动控制机构；

用于对所述岩石样品施加围压的围压机构；

用于调节所述容纳腔室温度的温度控制机构；

用于向所述注液孔注入试验介质的注液控制机构。

2.如权利要求1所述的PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，所述围压机构包括：设置在所述容纳腔室中的垫板，所述垫板具有多个；加载活塞缸，所述加载活塞缸具有多个，所述加载活塞缸与所述包围主体密封连接，并通过所述垫板为所述岩石样品施加围压；加载油泵，与所述加载活塞缸相连，用于为所述加载活塞缸提供液压。

3.如权利要求2所述的PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，所述岩石样品为方形结构，具有相对的顶面和底面，以及围设于所述顶面和所述底面之间的侧面；所述垫板包括：沿着所述岩石样品周向间隔设置的第一垫板，以及设置在所述岩石样品底面的第二垫板，所述第一垫板上与所述岩石样品相面对的表面与所述岩石样品的侧面等面积，所述第二垫板上与所述岩石样品相面对的表面和所述岩石样品的底面等面积。

4.如权利要求3所述的PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，所述岩石样品的顶面为所述切削面，所述垫板还包括：设置在所述岩石样品切削面的第三垫板，所述第三垫板设置有允许所述PDC齿切削岩石样品的避让槽。

5.如权利要求4所述的PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，所述切削上盖设置有用于安装所述切削刀杆的中心腔室，所述切削上盖设置有进入口和伸出口，所述进入口和所述伸出口均与所述中心腔室相连通，所述切削刀杆贯穿于所述进入口与所述伸出口之间。

6.如权利要求1所述的PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，所述温度控制机构包括：安装于所述包围主体上的电加热棒；用于调节所述电加热棒加热功率的温度控制单元；用于获取所述包围主体内部温度的温度传感器。

7.如权利要求1所述的PDC齿切削破岩实验装置，其特征在于，所述切削刀杆安装有载荷传感器，所述载荷传感器用于获取施加在所述PDC齿上的推力，所述载荷传感器与所述运动控制机构连接。

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