CN210923314U - 真三轴岩石压裂实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了真三轴岩石压裂实验装置，包括支撑腿，支撑腿螺纹连接有上法兰、下法兰，上法兰与下法兰之间设有腔壳，腔壳的内部设有夹持组件，夹持组件含有顶部活塞、顶部活塞腔体、侧面活塞、侧面活塞腔体，顶部活塞与顶部活塞腔体连接构成柱塞机构；有益效果：本装置能对岩石进行全方位的压力致裂实验，全方位的对岩石样本施加外力，模拟出地表一下的高压环境，进行有效的科学实验。

Description

真三轴岩石压裂实验装置

技术领域

本实用新型涉及科研仪器技术领域，尤其设计一种高温高压真三轴岩石测试装置。

背景技术

在石油的开采过程中，油井下的岩石承受着高温高压。当岩石受到高压后岩石会产生裂痕，在具有裂痕的油井进行开采是极具危险的。因此需要确定井下开采的极限压力，和岩石样本的耐压程度。以及耐高温的情况，得到确切的数据，才可进行开采操作。现有的技术没有这样一种设备，因此需要提供一种能测试高温高压岩石变化的仪器。

实用新型内容

本实用新型提供了真三轴岩石压裂实验装置，设计开发本装置的目的在于：本装置能对岩石进行全方位的压力致裂实验，全方位的对岩石样本施加外力，模拟出地表一下的高压环境，进行有效的科学实验。

技术方案：真三轴岩石压裂实验装置，包括支撑腿11，所述支撑腿11螺纹连接有上法兰2、下法兰15，所述上法兰2与所述下法兰15之间设有腔壳10，所述腔壳10的内部设有夹持组件，所述夹持组件含有顶部活塞4、顶部活塞腔体5、侧面活塞8、侧面活塞腔体9，所述顶部活塞4与所述顶部活塞腔体5连接构成柱塞机构，所述顶部活塞4与所述顶部活塞腔体5之间设有与所述腔壳10的内腔连通的加压咀26，所述顶部活塞4的上端面与上法兰2连接，所述顶部活塞腔体5的下端面与岩石样本27连接。

所述侧面活塞8与所述侧面活塞腔体9连接构成柱塞机构，所述侧面活塞腔体9的端面部与所述腔壳10的侧内壁连接，所述侧面活塞腔体9的端面部与所述岩石样本27连接，所述侧面活塞8设有液流咀28，所述侧面活塞8与所述侧面活塞腔体9之间与所述腔壳10的所述内腔连通。

所述岩石样本27的上表面设有上压板6，所述岩石样本27的侧表面设有侧压板17，所述顶部活塞腔体5的下端面与所述上压板6连接；所述侧面活塞腔体9的端面部与所述侧压板17连接，所述上压板6、侧压板17均设有致裂咀29。

所述腔壳10的底壁设有底部支撑板12，所述腔壳10的侧内壁设有侧面支撑板7。

本实用新型的有益效果如下：本装置能对岩石进行全方位的压力致裂实验，利用6只油缸，全方位的对岩石样本进行夹持，施加外力，通过注液模拟出地表一下的高压环境，进行有效的科学实验。

附图说明

图1是本真三轴岩石压裂实验装置的结构示意图。

具体实施方式

以下联合附图和具体实施例对本实用新型作出详述。

图1中：螺杆1、上法兰2、上密封板3、顶部活塞4、顶部活塞腔体5、上压板6、侧面支撑板7、侧面活塞8、侧面活塞腔体9、腔壳10、支撑腿11、底部支撑板12、底部压板13、底部密封板14、下法兰15、第二密封圈16、侧压板17、侧面支撑板18、预埋压裂管19、压裂接头20、穿板接头21、第一密封圈23、螺母24、四脚支撑25、加压咀26、岩石样本27、液流咀28、致裂咀29。

真三轴岩石压裂实验装置，包括支撑腿11，所述支撑腿11螺纹连接有上法兰2、下法兰15，支撑腿11上端加工成螺杆1并且在螺杆1上拧上螺母24用于紧固上法兰2。支撑腿11下端设有四脚支撑25。所述上法兰2的下表面设有上密封板3，所述上密封板3设有第一密封圈23，上密封板3通过所述第一密封圈23与腔壳10形成密封。

所述上法兰2与所述下法兰15之间设有腔壳10，所述腔壳10的内部设有夹持组件，所述夹持组件含有顶部活塞4、顶部活塞腔体5、侧面活塞8、侧面活塞腔体9，所述侧面活塞8与所述腔壳10之间设有侧面支撑板7或通孔支撑板18，所述侧面支撑板18与所述通孔支撑板7结构相同，但是侧面支撑板18的本体上设有若干的通孔，能吸附实验液中的杂质。

所述顶部活塞4与所述顶部活塞腔体5连接构成柱塞机构，所述顶部活塞4与所述顶部活塞腔体5之间设有与所述腔壳10的内腔连通的加压咀26，所述顶部活塞4的上端面与上法兰2连接，所述顶部活塞腔体5的下端面与岩石样本27连接。

所述岩石样本27内置有预埋压裂管19，所述预埋压裂管19的端部设有压裂接头20。

下法兰15设有底部密封板14，所述底部密封板14设有第二密封圈16，所述底部密封板14与所述腔壳10形成密封。

所述侧面活塞8与所述侧面活塞腔体9连接构成柱塞机构，所述侧面活塞腔体9的端面部与所述腔壳10的侧内壁连接，所述侧面活塞腔体9的端面部与所述岩石样本27连接，所述侧面活塞8设有液流咀28，所述侧面活塞8与所述侧面活塞腔体9之间与所述腔壳10的所述内腔连通。

所述岩石样本27的上表面设有上压板6，所述岩石样本27的侧表面设有侧压板17，所述顶部活塞腔体5的下端面与所述上压板6连接；所述侧面活塞腔体9的端面部与所述侧压板17连接。

岩石样本27的底部设有底部压板13，底部活塞、底部活塞腔体。所述上压板6、侧压板17、底部压板13均设有致裂咀29。

所述腔壳10的底壁设有底部支撑板12，所述腔壳10的侧内壁设有侧面支撑板7。

设备的工作原理说明：所述腔壳10的壁设有穿板接头21，所述穿板接头21与所述腔壳10之间设有密封圈，保证腔壳10内腔的气密性，通过穿板接头21向腔壳10的内腔中注入高压的液体，高压液体萦绕在置于腔壳10内的岩石样本27周围。岩石样本27为立方体样本，岩石样本27的六个面均设有扁短型的油缸，油缸的注液口即本申请的加压咀26与腔壳10的内腔连通，所以腔壳10的内腔的高压转化为6个油缸的加持力，对岩石样本的六壁进行夹持，保证样本的稳定性。并且各个油缸的柱塞端部均设有上压板6、底部压板13、侧压板17之类的压板对岩石夹持，并且各个压板中设有带致裂咀29的管路，能渗透到岩石的缝隙中对岩石进行致裂实验。其中腔壳10当然安装有超声波探头对裂痕的应变进行测试，测试压力与裂痕的变化关系。

设备的功能,真三轴力学伺服加载，X、Y、Z三轴独立控制，进行三个方向应力/应变控制和进行三个方向应力/应变测量，三轴应力-应变曲线绘制。

模拟水压致裂功能，主要是在带孔的岩样内注水压裂，可以控制注水的流速、压力、流速程序梯度控制、压力程序梯度控制。

真三轴全密封应力加载条件下的注气测试和注液测试导流能力，实现水压致裂后的渗流测试功能。实现环境温度可控。

设备的技术要求：支持样品尺寸300*300*300，温度120℃。最大主应力：50MPa，压裂压力：140MPa，测力精度：示值的±0.5%以内，力值控制波动小于0.1%。独立控制三轴方向应力/应变控制。三方向应力、应变，水压致裂功能，包含三轴应力条件下的气测、液测导流能力模块。

Claims (3)

1.真三轴岩石压裂实验装置，包括支撑腿（11），其特征在于，所述支撑腿（11）螺纹连接有上法兰（2）、下法兰（15），所述上法兰（2）与所述下法兰（15）之间设有腔壳（10），所述腔壳（10）的内部设有夹持组件，所述夹持组件含有顶部活塞（4）、顶部活塞腔体（5）、侧面活塞（8）、侧面活塞腔体（9），所述顶部活塞（4）与所述顶部活塞腔体（5）连接构成柱塞机构，所述顶部活塞（4）与所述顶部活塞腔体（5）之间设有与所述腔壳（10）的内腔连通的加压咀（26），所述顶部活塞（4）的上端面与上法兰（2）连接，所述顶部活塞腔体（5）的下端面与岩石样本（27）连接；

所述侧面活塞（8）与所述侧面活塞腔体（9）连接构成柱塞机构，所述侧面活塞腔体（9）的端面部与所述腔壳（10）的侧内壁连接，所述侧面活塞腔体（9）的端面部与所述岩石样本（27）连接，所述侧面活塞（8）设有液流咀（28），所述侧面活塞（8）与所述侧面活塞腔体（9）之间与所述腔壳（10）的所述内腔连通。

2.根据权利要求1所述的真三轴岩石压裂实验装置，其特征在于，所述岩石样本（27）的上表面设有上压板（6），所述岩石样本（27）的侧表面设有侧压板（17），所述顶部活塞腔体（5）的下端面与所述上压板（6）连接；所述侧面活塞腔体（9）的端面部与所述侧压板（17）连接，所述上压板（6）、侧压板（17）均设有致裂咀（29）。

3.根据权利要求1所述的真三轴岩石压裂实验装置，其特征在于，所述腔壳（10）的底壁设有底部支撑板（12），所述腔壳（10）的侧内壁设有侧面支撑板（7）。

Images