CN205027610U - 三轴岩心加载测试装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种三轴岩心加载测试装置，该装置包括Z轴加载部和XY轴加载部，所述XY轴加载部包括：承压壳体；设置于所述承压壳体内的缩胀可控的柔性囊体；在膨胀状态，所述柔性囊体用以对岩心样品进行XY轴压力加载，并与所述Z轴加载部配合以密封所述岩心样品。本申请实施例适用于立方体等正四棱柱形岩心的三轴岩心加载测试，可实现既能对正四棱柱形岩三维方向压力的施加，且能同时防止岩心内流体外窜。
Description
技术领域
本申请涉及岩心力学测试技术领域，尤其是涉及一种三轴岩心加载测试装置。
背景技术
常规单轴力学测试和假三轴力学测试试验中，一般采用热缩管包套对圆柱形岩心进行包裹加持，并利用配套底座将圆柱形岩心安装在试验腔体中。同时利用热缩管将岩心与外界空气隔绝，或与施加围压的液压油隔绝，进而起到密封岩心的作用。由于立方体等正四棱柱形岩心要同时受到三个方向应力的作用，仅仅靠热缩套夹持并不能实现对正四棱柱形岩心水平二维两个方向应力的施加，因此上述方法不适用于立方体等正四棱柱形岩心。
而在目前的真三轴力学测试试验中，常将岩心安装在6个刚性板之间，在进行刚性加载时这6个刚性板可对三个方向进行压力施加，从而实现对立方体等正四棱柱形岩心的夹持。然而，这种刚性板加载同时带来了新的问题：即当被夹持的岩心内有流体时，容易导致流体从这些刚性板之间向外窜出。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种适用于立方体等正四棱柱形岩心的三轴岩心加载测试装置，以实现既能对正四棱柱形岩三维方向压力的施加，且能同时防止岩心内流体外窜。
为达到上述目的，本申请实施例提供了一种三轴岩心加载测试装置，包括Z轴加载部和XY轴加载部，所述XY轴加载部包括：
承压壳体；
设置于所述承压壳体内的缩胀可控的柔性囊体；在膨胀状态，所述柔性囊体用以对岩心样品进行XY轴压力加载，并与所述Z轴加载部配合以密封所述岩心样品。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述柔性囊体包括四个柔性囊单体，所述四个柔性囊单体分别布设于所述承压壳体内的X轴正、负方向以及Y轴正、负方向上。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述柔性囊体的内侧设有柔性渗流筒体。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述XY轴加载部还包括上渗流堵头和下渗流堵头，所述上渗流堵头和所述下渗流堵头内均开设有渗流通道，所述上渗流堵头和所述下渗流堵头分别对应封堵所述柔性渗流筒体的上下两端。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述上渗流堵头的下端面开设有若干个均匀分布的导流槽，所述导流槽与该上渗流堵头的渗流通道相连通。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述柔性囊体具有上开口，所述上开口内设有用以密封该上开口的导液塞，所述导液塞内设有导流通道。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述柔性囊体为液压式柔性囊体。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述XY轴加载部还包括上端盖和下端盖，所述上端盖配合套在所述上渗流堵头上且与所述承压壳体的上端固定连接，所述下端盖配合套在所述下渗流堵头上且与所述承压壳体的下端固定连接。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述Z轴加载部包括第一液压缸，所述第一液压缸的活塞杆的顶出端的端面为凹面；所述上渗流堵头的上端设有端面偏转座，所述端面偏转座的上端面为与所述凹面相配合的凸面。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述凹面为凹球面，对应的，所述凸面为凸球面。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，该装置还包括上承压板和下承压板，所述上承压板和所述下承压板之间通过受力拉杆固定连接，所述Z轴加载部和所述XY轴加载部分别对应固定于所述上承压板和所述下承压板上且位置对应。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，该装置还包括用以将所述岩心样品从所述XY轴加载部内顶出的样品顶出机构。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述样品顶出机构包括第二液压缸，所述第二液压缸位于所述XY轴加载部下方，所述第二液压缸的活塞杆的顶出端穿过所述下承压板与所述下渗流堵连接。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述第二液压缸的活塞杆内开有轴向渗流通道，所述轴向渗流通道与所述下渗流堵的渗流通道相连通。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，该装置还包括位移检测部，其包括：
位移传感器，其安装于所述承压壳体内，用于检测所述岩心样品位在XY轴方向位移；
位移传动杆，其由外向内依次穿过所述承压壳体、所述柔性囊体和所述柔性渗流筒体后与所述位移传感器相连。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，所述位移传动杆与所述柔性囊体的内腔密封隔离。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置，该装置还包括支架，所述下承压板固定安装于所述支架上。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置中，其XY轴加载部具有承压壳体，该承压壳体内设置有缩胀可控的柔性囊体，该柔性囊体能够对岩心样品进行XY轴压力加载，并与Z轴加载部配合以密封岩心样品，从实现了既能对正四棱柱形岩三维方向压力的施加，且能同时防止岩心内流体外窜。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请实施例的一部分，并不构成对本申请实施例的限定。在附图中：
图1为本申请实施例的三轴岩心加载测试装置的主视剖视图。
图2为图1的a处放大图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，但并不作为对本申请实施例的限定。
下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。
参考图1所示，本申请实施例的三轴岩心加载测试装置包括Z轴加载部1和XY轴加载部2。Z轴加载部1用于向岩心样品施加轴向应力，XY轴加载部2用于向岩心样品施加水平方向应力。
本申请实施例中，所述XY轴加载部2包括承压壳体3以及设置于所述承压壳体3内的缩胀可控的柔性囊体4。在膨胀状态，所述柔性囊体4用以对岩心样品进行XY轴压力(即水平应力)加载，并与所述Z轴加载部1配合以密封所述岩心样品。
在本申请的一些实施例中，所述柔性囊体4可以为四个柔性囊单体，所述四个柔性囊单体分别布设于所述承压壳体内的X轴正、负方向以及Y轴正、负方向上。这样每个柔性囊单体可独立实现一个方向上的应力加载，四个柔性囊单体各自独立进行应力加载从而可实现水平方向对岩心样品的非对称应力加载。在本申请的另一些实施例中，如果不要求非对称应力加载。上述柔性囊体4也可以是一体结构，比如与岩心样品外形配合的空腔筒体结构。此外，在本申请的一些实施例中，所述柔性囊体4可以为液压式柔性橡胶囊。当柔性囊体4通过液压力膨胀变形时，其外侧变形力由金属材质的承压壳体3抵消，其内侧变形力挤压岩心样品实现柔性应力加载，同时，由于在液压力的作用下，充分变形的柔性囊体4会充填满XY轴加载部2的内腔，从而实现了对岩心样品的密封，保证了在对岩心样品进行渗流实验时，渗流介质不外泄溢出。
在本申请的一些实施例中，所述柔性囊体4的内侧设有柔性渗流筒体5；该柔性渗流筒体5为方形筒体，其内适于放置正四棱柱形岩心样品；该柔性渗流筒体5用于与其他部件(详见下文介绍)配合以实现对岩心样品的渗流实验。
在本申请的一些实施例中，XY轴加载部2还可以包括上渗流堵头6和下渗流堵头7，所述上渗流堵头6和所述下渗流堵头7均为方形柱体，其内均开设有渗流通道，所述上渗流堵头6和所述下渗流堵头7分别对应封堵所述柔性渗流筒体4的上下两端，从而所述上渗流堵头6、所述下渗流堵头7和所述柔性渗流筒体4配合形成岩心样品容纳腔。
在本申请的一些实施例中，所述上渗流堵头6的下端面开设有若干个均匀分布的导流槽，所述导流槽与该上渗流堵头6的渗流通道相连通，这样有利于保证渗流介质能均匀的分布于岩心样品的上端面。
结合图2所示，在本申请的一些实施例中，所述柔性囊体4具有上开口，所述上开口内设有用以密封该上开口的导液塞8，所述导液塞8内设有导流通道。
继续参考图1所示，在本申请的一些实施例中，所述XY轴加载部2还包括上端盖9和下端盖10，所述上端盖9配合套在所述上渗流堵头6上且与所述承压壳体3的上端固定连接，所述下端盖10配合套在所述下渗流堵头7上且与所述承压壳体3的下端固定连接。其中，所述上端盖9上在与所述导液塞8对应位置处设有导液接口11，用于实现液压的加载与卸荷。
在本申请的一些实施例中，所述Z轴加载部1包括第一液压缸12，所述第一液压缸12的活塞杆的顶出端13的端面为凹面；所述上渗流堵头6的上端设有端面偏转座14，所述端面偏转座14的上端面为与所述凹面相配合的凸面。这样，当岩心样品的Z轴方向的端面不平行时，所述凹面与凸面配合可以自动偏转适当角度，从而保证Z轴应力可以更加均匀的加载于岩心样品上。在一个较优的实施例中，所述凹面为凹球面，对应的，所述凸面为凸球面。
在本申请的一些实施例中，三轴岩心加载测试装置还可以包括上承压板15和下承压板16，所述上承压板15和所述下承压板16之间通过受力拉杆17固定连接，所述Z轴加载部1和所述XY轴加载部2分别对应固定于所述上承压板15和所述下承压板16上且位置对应。所述受力拉杆17用于限制所述上承压板15和所述下承压板16运动，间接承载对岩心样品Z轴所施加的应力，其中，由于所述上承压板15是与所述Z轴加载部1相连接的，其抵抗Z轴作用力，依靠自身强度避免较大变形用以完成Z轴加载。
在本申请的一些实施例中，所述三轴岩心加载测试装置还可以包括用以将所述岩心样品从所述XY轴加载部2内顶出的样品顶出机构18。所述样品顶出机构包括第二液压缸19，所述第二液压缸19位于所述XY轴加载部2下方，所述第二液压缸19的活塞杆的顶出端穿过所述下承压板16与所述下渗流堵7连接。所述第二液压缸19的活塞杆内开有轴向渗流通道，所述轴向渗流通道与所述下渗流堵7的渗流通道相连通。一般的，在实验完成后，
样品顶出机构18通过向所述Z轴加载部1的液压卸荷接口注入液压力，使所述Z轴加载部1的活塞杆回撤并空出操作空间，再通过液压为样品顶出机构18自身的活塞杆提供上推动力，从而将岩心样品从XY轴加载部2内向上顶出，这期间，下渗流堵头7还起到推力传递的作用。
结合图2所示，在本申请的一些实施例中，所述三轴岩心加载测试装置还可以包括位移检测部20，其包括：
位移传感器21，其安装于所述承压壳体3内，用于检测所述岩心样品位在XY轴方向位移；
位移传动杆22，其由外向内依次穿过所述承压壳体3、所述柔性囊体4和所述柔性渗流筒体5后与所述位移传感器21相连。此外，所述位移传动杆22与所述柔性囊体4的内腔密封隔离。
在本申请的一些实施例中，所述三轴岩心加载测试装置还可以包括支架23，所述下承压板16固定安装于所述支架23上。所述支架23用来承载整套装置的重量保证装置的稳定。
本申请实施例的三轴岩心加载测试装置中，其XY轴加载部具有承压壳体，该承压壳体内设置有缩胀可控的柔性囊体，该柔性囊体能够对岩心样品进行XY轴压力加载，并与Z轴加载部配合以密封岩心样品，从实现了既能对正四棱柱形岩三维方向压力的施加，且能同时防止岩心内流体外窜。由此可见，本申请实施例的三轴岩心加载测试装置可以模拟岩心样品在地层中的真实受力状况，实现对岩心样品外表面可控差值的柔性应力加载，可用于开展岩石力学和渗流模拟实验。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种三轴岩心加载测试装置，包括Z轴加载部和XY轴加载部，其特征在于，所述XY轴加载部包括：
承压壳体；
设置于所述承压壳体内的缩胀可控的柔性囊体；在膨胀状态，所述柔性囊体用以对岩心样品进行XY轴压力加载，并与所述Z轴加载部配合以密封所述岩心样品。
2.根据权利要求1所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述柔性囊体包括四个柔性囊单体，所述四个柔性囊单体分别布设于所述承压壳体内的X轴正、负方向以及Y轴正、负方向上。
3.根据权利要求1或2所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述柔性囊体的内侧设有柔性渗流筒体。
4.根据权利要求3所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述XY轴加载部还包括上渗流堵头和下渗流堵头，所述上渗流堵头和所述下渗流堵头内均开设有渗流通道，所述上渗流堵头和所述下渗流堵头分别对应封堵所述柔性渗流筒体的上下两端。
5.根据权利要求4所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述上渗流堵头的下端面开设有若干个均匀分布的导流槽，所述导流槽与该上渗流堵头的渗流通道相连通。
6.根据权利要求1或2所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述柔性囊体具有上开口，所述上开口内设有用以密封该上开口的导液塞，所述导液塞内设有导流通道。
7.根据权利要求1或2所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述柔性囊体为液压式柔性囊体。
8.根据权利要求4所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述XY轴加载部还包括上端盖和下端盖，所述上端盖配合套在所述上渗流堵头上且与所述承压壳体的上端固定连接，所述下端盖配合套在所述下渗流堵头上且与所述承压壳体的下端固定连接。
9.根据权利要求8所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述Z轴加载部包括第一液压缸，所述第一液压缸的活塞杆的顶出端的端面为凹面；所述上渗流堵头的上端设有端面偏转座，所述端面偏转座的上端面为与所述凹面相配合的凸面。
10.根据权利要求9所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述凹面为凹球面，对应的，所述凸面为凸球面。
11.根据权利要求4所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，该装置还包括上承压板和下承压板，所述上承压板和所述下承压板之间通过受力拉杆固定连接，所述Z轴加载部和所述XY轴加载部分别对应固定于所述上承压板和所述下承压板上且位置对应。
12.根据权利要求11所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，该装置还包括用以将所述岩心样品从所述XY轴加载部内顶出的样品顶出机构。
13.根据权利要求12所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述样品顶出机构包括第二液压缸，所述第二液压缸位于所述XY轴加载部下方，所述第二液压缸的活塞杆的顶出端穿过所述下承压板与所述下渗流堵连接。
14.根据权利要求13所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述第二液压缸的活塞杆内开有轴向渗流通道，所述轴向渗流通道与所述下渗流堵的渗流通道相连通。
15.根据权利要求3所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，该装置还包括位移检测部，其包括：
位移传感器，其安装于所述承压壳体内，用于检测所述岩心样品位在XY轴方向位移；
位移传动杆，其由外向内依次穿过所述承压壳体、所述柔性囊体和所述柔性渗流筒体后与所述位移传感器相连。
16.根据权利要求15所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，所述位移传动杆与所述柔性囊体的内腔密封隔离。
17.根据权利要求11所述的三轴岩心加载测试装置，其特征在于，该装置还包括支架，所述下承压板固定安装于所述支架上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520752925.1U CN205027610U (zh) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 三轴岩心加载测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520752925.1U CN205027610U (zh) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 三轴岩心加载测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205027610U true CN205027610U (zh) | 2016-02-10 |
Family
ID=55260133
Family Applications (1)
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| CN201520752925.1U Active CN205027610U (zh) | 2015-09-25 | 2015-09-25 | 三轴岩心加载测试装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN205027610U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105158078A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-16 | 中国石油天然气集团公司 | 三轴岩心加载测试装置 |
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2015
- 2015-09-25 CN CN201520752925.1U patent/CN205027610U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN105158078A (zh) * | 2015-09-25 | 2015-12-16 | 中国石油天然气集团公司 | 三轴岩心加载测试装置 |
| CN105158078B (zh) * | 2015-09-25 | 2018-08-10 | 中国石油天然气集团公司 | 三轴岩心加载测试装置 |
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