CN211013850U - 模拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种模拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置，所述试验装置固定在于力学试验机上，它包括试验容器，所述试验容器包括内部的耐腐蚀容器，所述耐腐蚀容器外设置有保温夹套，所述保温夹套的侧壁上通过上油路输出管和下油路输入管与恒温循环油浴连通形成加热介质循环系统；所述耐腐蚀容器内部底面设置有用于固定待检测材料的固定夹具；本实用新型可十分便利的安装在常规力学试验机上，具有结构简单、操作便利等特点。适用于凝胶、橡胶等高分子弹性材料在地下高温高浓度盐水中的力学性能测试。本实用新型结构合理、使用方便、适用范围广、测量参数齐全，可满足高温高盐条件下的材料力学性能测试，具有很好的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气开采技术领域，具体涉及一种模拟高温高盐条件下材料力学性能试验的装置。
背景技术
在油气开采过程中经常使用高分子弹性材料，如用于地层堵水的凝胶材料、用于压裂的暂堵剂、用于钻井的堵漏剂、用于膨胀封隔器的橡胶材料等。这些材料应用时一般都浸泡在高温、高浓度地层水中，其在应用条件下的力学性能，如拉伸强度、压缩强度和剥离强度等对材料的应用有着重要的影响，而传统的试验方法存在较多的不足之处。
目前有少量专利文献介绍了类似应用场合的测试装置和方法，如专利CN201611189905.3所描述的传统的凝胶代码法、专利 CN201410315917.0所描述的吐舌法、专利CN201520066238.4所描述的吸上高度法或专利CN201410390715.2所描述的流变仪法仅适用于具有流动性的弱凝胶体系，无法测试强度较大的类固体材料；且仅能评价材料的凝胶强度，而无法测试其它上述材料的力学性能；测试结果依赖仪器规格且为定性或半定量数据，实验重复性较差。专利CN201410200912.3所描述的岩心流动实验法仅能评价材料在高温高盐条件下的突破压力，测试结果与岩心的孔隙结构关系密切，无法真实反映材料本体的力学性能，且测试时间长、测试结果重复性差。力学试验机是测试材料上述力学性能的标准仪器，主要用于固体材料在室温及空气中的各种力学性能测试，目前已形成相关测试方法的国家和行业标准，如专利CN200710145396.9公开了一种全自动凝胶试验机，能够精确的测试凝胶的各项力学参数，但无法模拟高温高盐条件。如专利CN106323772公开了一种用于测试低强度水凝胶拉伸力学性能的夹具，但无法测试材料高温高盐浸泡下的力学性能。而其它高温力学测试设备一般采用热空气加热或高压密封容器，不仅成本较高而且容易在测试过程中发生凝胶材料脱水现象，从而影响测试结果的准确性。其它测试方法如CN201620049648.2提供了一种压入式材料力学性能测试装置，能够快捷、方便、精确的测试材料的压入力，但该装置无法测试材料的形变与应力之间的关系，且只能在空气中进行测试，测试温度无法调节。
因此，现有的测试装置难以对高温高盐溶液浸泡条件下材料的力学性能进行规范化测定，导致各种测试获得的数据对比性差。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种模拟高温高盐条件下材料力学性能试验的装置，该装置可实现常压条件下不同温度、不同盐浓度的灵活设定，最高测试温度可达到 140℃，最高盐浓度可达到30％，能够较为准确的模拟高分子弹性材料在地下应用条件下的力学性能测试。该装置适用于凝胶、橡胶等高分子弹性材料在地下高温高浓度盐水中的力学性能测试。
为实现上述目的，本实用新型所设计一种模拟高温高盐条件下材料力学性能试验的装置，所述试验装置固定在于力学试验机上，它包括试验容器，所述试验容器包括内部的耐腐蚀容器，所述耐腐蚀容器外设置有保温夹套，所述保温夹套的侧壁上通过上油路输出管和下油路输入管与恒温循环油浴连通形成加热介质循环系统；所述耐腐蚀容器内部底面设置有用于固定待检测材料的固定夹具，且待检测材料另一端固定在力学试验机的上部夹具上。
进一步地，所述试验容器底部边沿设置有固定卡，所述固定卡上开设有固定螺孔，所述固定卡通过固定螺孔与螺栓配合固定在力学试验机上。
再进一步地，所述固定夹具包括固定座和固定夹套，所述固定夹套通过螺栓与待检测材料固定；所述固定座上开对称设有固定孔，所述固定夹套固定在两个固定孔中。
再进一步地，所述恒温循环油浴内装置有加热介质，所述加热介质为导热硅油，实现待测材料温度的精确控制。
上述模拟高温高盐条件下材料力学性能试验的装置过程：
加热介质经恒温循环水浴加热后经加热介质循环系统进入保温夹套，加热介质循环促使耐腐蚀容器内部浸泡在盐水溶液的测试材料维持在恒定温度；该装置其温度、盐度可通过调节油浴温度和盐水浓度进行调节，外部力加载方式和加载速度可通过调节力学试验机进行预先设定；所获得的拉力、压力、应变等测量数据通过数据采集系统传递到计算机，进行实时数据显示和分析。
本装置可模拟高温高盐地层水浸泡条件下材料各种力学性能的测试；
本实用新型的有益效果：
1)本实用新型可完成材料的拉伸、压缩、剥离等多种力学性能测试；
2)本实用新型的耐腐蚀容器使用的是导热性良好的耐腐蚀金属材料，如不锈钢材料、铝合金材料等，能够在保证延长装置使用寿命的同时，达到良好的导热效果；加热介质循环管道和保温夹套的内部使用不锈钢材料，保温层使用石棉或聚氨酯发泡材料，能够在保证装置使用寿命的同时，减少加热介质循环流动过程中热损失。
3)本实用新型结构合理、使用方便、适用范围广、测量参数齐全，可满足高温高盐条件下的材料力学性能测试，具有很好的应用价值。
附图说明
图1为模拟高温高盐条件下材料力学性能试验的装置示意图；
图2为试验容器的立体图；
图3为试验容器的示意图
图4为固定夹具与待检测材料连接图
图中，试验容器1、耐腐蚀容器1.1、保温夹套1.2、上油路输出管2、下油路输入管3、恒温循环油浴4、固定夹具5、固定座5.1、固定孔5.11、固定夹套5.2、固定卡6、固定螺孔6.1、待检测材料 7、上部夹具8、力学传感器9。
图5为实测拉伸强度测试曲线；
图6为实测剥离强度测试曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
实施例1
如图1～4所示的模拟高温高盐条件下材料力学性能试验的装置，它包括试验容器1，试验容器1底部边沿设置有固定卡6，固定卡6上开设有固定螺孔6.1，所述固定卡6通过固定螺孔6.1与螺栓配合固定在力学试验机上；
试验容器1包括内部的耐腐蚀容器1.1，耐腐蚀容器1.1外设置有保温夹套1.2，保温夹套1.2的侧壁上通过上油路输出管2和下油路输入管3与恒温循环油浴4连通形成加热介质循环系统；恒温循环油浴4内装置有加热介质，加热介质为导热硅油；
耐腐蚀容器1.1内部底面设置有用于固定待检测材料的固定夹具5，固定夹具5包括固定座5.1和固定夹套5.2，固定夹套5.2通过螺栓与待检测材料固定；固定座5.1上开对称设有固定孔5.11，固定夹套5.2固定在两个固定孔5.11中。且待检测材料另一端固定在力学试验机的上部夹具上。
将上述拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置进行下述不同项目的测试：
实施例2凝胶拉伸强度测试
首先将装置通过保温夹套1.2的固定卡6固定在力学试验机的下部；随后将拉伸试验夹持部件固定在耐腐蚀容器1底部，将待测试材料的样条的下端固定在耐腐蚀容器底部的固定夹具5上，上端固定在力学试验机上部夹具上；按预设地层水组成配制模拟地层盐水，并根据待测温度加入一定量的多元醇混合均匀后倒入耐腐蚀容器中完全浸泡测试样条；连通加热管线，设置加热温度，并启动恒温循环油浴；待温度恒定后，启动力学试验机，通过力学传感器9 测试凝胶的拉伸模量，屈服强度，拉伸断裂强度，断裂伸长率和材料的韧性值。其中拉伸模量定义为在拉伸应力-应变曲线上，拉伸应变在0.5-1范围的初始斜率。屈服强度为拉伸应力-应变曲线上斜率为的零，或者应力突变的点的强度(图5)。
实施例3凝胶剥离强度测试
首先将装置通过保温夹套1.2的固定卡6固定在力学试验机的下部；随后将剥离试验夹持部件固定在耐腐蚀容器1底部；测试前，用丙酮擦拭不锈钢表面以除去杂质。将凝胶样品置于不锈钢表面，剥离速率为5mm/min，剥离角度为90°；按预设地层水组成配制模拟地层盐水，并根据待测温度加入一定量的多元醇混合均匀后倒入耐腐蚀容器中完全浸泡测试样；连通加热管线，设置加热温度，并启动恒温循环油浴；待温度恒定后，启动力学试验机，通过力学传感器9测试凝胶的剥离强度(图6)：
剥离强度＝剥离力/宽度
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。
Claims (4)
1.一种模拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置，所述试验装置固定在于力学试验机上，其特征在于：它包括试验容器(1)，所述试验容器(1)包括内部的耐腐蚀容器(1.1)，所述耐腐蚀容器(1.1)内设置有盐水，所述耐腐蚀容器(1.1)外设置有保温夹套(1.2)，所述保温夹套(1.2)的侧壁上通过上油路输出管(2)和下油路输入管(3)与恒温循环油浴(4)连通形成加热介质循环系统；所述耐腐蚀容器(1.1)内部底面设置有用于固定待检测材料的固定夹具(5)，且待检测材料另一端固定在力学试验机的上部夹具上。
2.根据权利要求1所述模拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置，其特征在于：所述试验容器(1)底部边沿设置有固定卡(6)，所述固定卡(6)上开设有固定螺孔(6.1)，所述固定卡(6)通过固定螺孔(6.1)与螺栓配合固定在力学试验机上。
3.根据权利要求1所述模拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置，其特征在于：所述固定夹具(5)包括固定座(5.1)和固定夹套(5.2)，所述固定夹套(5.2)通过螺栓与待检测材料固定；所述固定座(5.1)上开对称设有固定孔(5.11)，所述固定夹套(5.2)固定在两个固定孔(5.11)中。
4.根据权利要求1所述模拟高温高盐条件下材料力学性能试验装置，其特征在于：所述恒温循环油浴(4)内装置有加热介质，所述加热介质为导热硅油。
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| CN111811958A (zh) * | 2020-08-20 | 2020-10-23 | 浙江秦山电缆有限公司 | 一种隔热型电力操控用电缆用电缆拉力测试装置 |
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