CN212159140U - 一种双推油源加压实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双推油源加压实验装置，包括压力供给单元、压力实验舱、数据采集分析单元和控制单元，所述压力供给单元并联设有两个，压力供给单元通过管路与压力实验舱相连以调节压力实验舱内的压力；压力供给单元和数据采集分析单元均与控制单元连接；所述压力供给单元包括动力供给系统和高压泵，所述动力供给系统与高压泵相连以给高压泵提供驱动力，所述高压泵输出的介质输向压力实验舱。本实用新型设置两个并联的压力供给单元，通过使两个高压泵交替运行，可实现连续加载，而且通过设置不同的加压速率，可实现任意形式的加载，增强试验台的功能；双泵交替运行，相对单泵运行，可调控加压速率，减缓动态冲击对试验结果的影响。

Description

一种双推油源加压实验装置

技术领域

本实用新型涉及取芯实验装置技术领域，尤其涉及一种双推油源加压实验装置。

背景技术

深部岩石的物理力学以及化学生物等特性与其所处原位环境条件密切相关，取芯过程的原位环境损失将导致岩芯的理化性质和力学性质失真且不可逆转，其攻关的核心与关键是如何获取深部环境条件下的原位岩芯，并在原位保真状态下进行实时加载测试与分析。

钻机在获取样品后，需要保真舱保压控制装置对样品进行保压密封。保真舱的保压性能需要通过试验不断验证与改进，因而需要设计保压特性试验平台，以测试保压舱的耐压特性，为保真取芯钻机的研发与设计提供试验依据与数据支撑。

保压特性试验平台通常包括保压实验舱、液压系统等，通过液压系统向保压实验舱内注入高压液体来验证保压实验舱的保压性能。现有的液压系统均为单泵运行，由于液压缸回程影响，单泵无法进行连续加载，导致出现“压力平台”；同时为了使压力在一定的时间内达到预设值，单泵会有明显的动态冲击，二者均会对试验结果的准确性与可靠性造成影响。

此外，现有的保压实验舱通过在筒壁上钻孔来实现与液压管路连接，钻机钻孔会损害保压实验舱，进而使实验结果可靠性不高。

实用新型内容

本实用新型为解决上述问题提供一种双推油源加压实验装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

双推油源加压实验装置，包括压力供给单元、压力实验舱、数据采集分析单元和控制单元，所述压力供给单元并联设有两个，压力供给单元通过管路与压力实验舱相连以调节压力实验舱内的压力；压力供给单元和数据采集分析单元均与控制单元连接。

进一步的，双推油源加压实验装置还包括箱体，所述压力实验舱置于箱体内，箱体上设有供实验管路穿过的第一预留孔。

进一步的，箱体上设有介质入口和介质出口。

进一步的，所述压力供给单元包括动力供给系统和高压泵，所述动力供给系统与高压泵相连以给高压泵提供驱动力，所述高压泵输出的介质输向压力实验舱。

优选地，动力供给系统为气体压力供给系统。

其中，数据采集分析单元包括压力传感器，压力供给单元的出口设有压力传感器和/或压力实验舱内设有压力传感器。

进一步的，所述压力实验舱的舱体外筒包括第一试验件、第二试验件和中间连接件，所述第一试验件、第二试验件和中间连接件均为筒状结构；

第一试验件与第二试验件通过中间连接件连接在一起，所述中间连接件的筒壁上设有液体注入孔。

进一步的，所述压力实验舱还包括中心杆和岩心筒，岩心筒装于所述舱体外筒内，所述第二试验件中安装有用于实现保压实验舱下端密封关闭的下端密封装置，所述中心杆下端伸进岩心筒内，所述箱体上轴向正对所述中心杆的位置有用于提拉中心杆的第二预留孔；

中心杆下端有外台阶，岩心筒上端有与所述外台阶适配的内台阶，当向上提升中心杆至所述外台阶与内台阶相抵时，中心杆可带动岩心筒同步向上移动；

当中心杆提升至行程终点时，岩心筒上端外壁与第一试验件内壁间密封配合。

进一步的，双推油源加压实验装置还包括用于带动所述中心杆轴向移动的直线驱动机构，所述直线驱动机构固定安装在箱体外部，所述直线驱动机构的输出部件与所述中心杆相连以带动中心杆轴向直线移动。

进一步的，所述直线驱动机构的输出部件与所述中心杆之间设有拉力测试装置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1，本实用新型设置两个并联的压力供给单元，通过使两个高压泵交替运行，可实现连续加载，而且通过设置不同的加压速率，能实现任意形式的加载，增强试验台的功能；

2，双泵交替运行，相对单泵运行，可调控加压速率，压力增加更加平稳，可减缓动态冲击对试验结果的影响；

3，本实用新型利用中间连接件来衔接两个试验件，可避免在试验件上钻孔，防止对实验件造成损害，因而能还原试验件的压力环境，使得测试结果更加可靠。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是中心杆未提升时压力实验舱的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是中心杆提升至行程终点时压力实验舱的结构示意图；

图5是图4中B处的局部放大图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型公开的双推油源加压实验装置，包括压力供给单元、压力实验舱10、箱体9、数据采集分析单元和控制单元100，压力实验舱10置于箱体9内，箱体9为防爆箱，在有泄漏的情况下可以保证安全。箱体9上有供实验管路穿过的第一预留孔91。

压力实验舱10的舱体上设有液体注入孔以与压力供给单元6的液体输出管路连接。压力供给单元6通过管路与压力实验舱10相连以调节压力实验舱10内的压力，实现对原位高压环境的模拟。

压力供给单元并联设有两个，压力供给单元通过管路与压力实验舱10相连以调节压力实验舱10内的压力；压力供给单元和数据采集分析单元均与控制单元100连接。

压力供给单元包括动力供给系统和高压泵6，整个系统可实现电脑控制。

动力供给系统为气体压力供给系统，其与高压泵6相连以给高压泵6提供驱动力，高压泵6输出的介质输向压力实验舱10。气体压力供给系统采用无油静音空压机。本实用新型中测试流体系统和驱动流体系统分离、测试介质多样化。

数据采集分析单元用于实现压力监测，数据采集分析单元包括各测量元件和数据采集分析系统。测量元件包括压力传感器。本实施方式中压力监测包括两路压力监测组成，一路监测泵站出口压力，一路监测压力实验舱10内部压力。在压力供给单元的出口安装有压力传感器8，压力实验舱10内部安装有压力传感器，同时在卸压管路中也设有压力表。

本实用新型设置两个并联的压力供给单元，测试时使两个高压泵6交替运行，在其中一个高压泵6回程时，另一个高压泵6在推程，可使测试时压力实验舱内的压力连续增长，减缓动态冲击对试验结果的影响；而且通过设置两个泵的加载速率，可实现任意形式的加载，增强试验台的功能。

如图2-5所示，本实用新型公开一种分体式的压力实验舱，压力实验舱包括舱体外筒1、中心杆2、岩心筒3和下端密封装置。舱体外筒1包括第一试验件11、第二试验件12和中间连接件13。第一试验件11、第二试验件12和中间连接件13均为筒状结构，中间连接件13将第一试验件11和第二试验件12衔接在一起形成一个分体式舱体结构。

中间连接件13两端设有连接螺纹，以便于与试验件连接。连接螺纹可为外螺纹或内螺纹，具体情况根据试验件而定。中间连接件13与第一实验件11和第二实验件12间安装有密封圈，螺纹密封加上密封圈密封可提高密封性能。

液体注入孔14设于中间连接件13上，从而可避免在实验件上钻孔，防止对实验件造成损害，因而可还原试验件的压力环境，使得测试结果更加真实。

本实施方式中下端密封装置为翻板阀5，翻板阀5包括阀座51、阀瓣52和弹性件53，阀座51安装在第二试验件12底部，阀瓣52一端与阀座51上端外侧壁活动连接，阀座51顶部有与阀瓣52匹配的阀口密封面。弹性件53为弹片或者扭力弹簧。

岩心筒3位于舱体外筒1内，中心杆2下端伸进岩心筒3内，中心杆2下端有外台阶23，岩心筒3上端有与外台阶23适配的内台阶32，当向上提升中心杆2至外台阶23与内台阶32相抵时，中心杆2可带动岩心筒3同步向上移动。同时由于外台阶23与内台阶32的相抵持，可实现中心杆2外壁与岩心筒3内壁间在该抵持部位形成密封。

中心杆2外壁与岩心筒3的抵持部位的密封性能与中心杆2和岩心筒3间的轴向压力有关。而中心杆2和岩心筒3间的轴向压力大小由中心杆2所受的拉力决定。因而如图1所示，本实用新型在拉取机构7与中心杆2之间设有拉力测试装置70，通过拉力测试装置70可中心杆2所受的拉力，进而可验证在不同拉力情况压力实验舱10的密封性能。拉力测试装置70可采用拉力计，其两端分别与中心杆2和拉取机构7螺纹连接，本实施方式中，拉取机构7为液压缸。

第一试验件11内壁有用于轴向限制岩心筒3的第一限位台阶16，当岩心筒上端面21抵在第一限位台阶16上时，中心杆2提升至行程终点。

如图2、3所示，初始状态下，岩心筒3位于舱体外筒1下端并位于阀座51中。此时，阀瓣52开启90°且位于岩心筒3与第二试验件12之间；

当向上提升中心杆2至外台阶23与内台阶32相抵时，中心杆2可带动岩心筒3同步向上移动；

当通过中心杆2将岩心筒3向上提升至一定高度时，阀瓣52在弹性件53及重力作用下回到阀座51顶面与阀口密封面密封接触，实现阀门的关闭。

如图4、5所示，当中心杆2继续向上提升至行程终点时，岩心筒3上端外壁与第一试验件11内壁间密封配合。

岩心筒3上端外壁安装两道密封圈22实现与第一试验件11筒壁的密封。此时，又由于中心杆2外壁与岩心筒3内壁间在外台阶23与内台阶32的抵持部位形成密封，从而完成压力实验舱10上端的密封。压力实验舱10下端又由翻板阀5封闭，从而在压力实验舱10内形成一个用于存放岩心的密封空间。

然后，通过压力供给单元向压力实验舱的密封空间内注入高压液体，保压指定时间后，系统进行安全泄压，保压指定时间根据实验需要进行设置。这个过程中可监测保压实验舱筒壁的变形情况，对保压实验舱筒壁强度设计进行验证，以便从结构上、材料上对保真取芯钻机进行改进。

为增加翻板阀5的密封比压，分体式的压力实验舱还包括触发机构4，触发机构4包括触发内筒41、触发块42和触发弹簧43，触发内筒41侧壁上设有通孔，触发块42放置于通孔中，岩芯筒3底部外侧壁有与触发块42适配的凸起部31；第二试验件12内壁有与触发块42适配的避让口15，触发块42位于阀瓣52上方，避让口15位于触发块42上方。避让口15底部有一引导斜面，该引导斜面便于触发块42从下往上滑入避让口15内，同时也便于触发块42从上往下滑出避让口15。

触发弹簧43套在触发内筒41外，触发内筒41外壁设有台肩44，触发弹簧43压缩在台肩44与第二试验件12内壁台阶面之间，触发弹簧43位于触发块42上方；

当岩芯筒3位于阀座51中时，触发内筒41位于岩芯筒3与第二试验件12之间，触发内筒41下端与阀座51止口配合，触发块42外凸于触发内筒41的内侧壁；

当将岩芯筒3向上提升至第一高度时，岩芯筒3的凸起部31抵持住触发块42，从而可带动触发内筒41同步向上移动；

当将岩芯筒3继续向上提升至第二高度时，触发块42被凸起部31推至避让口15中，从而使触发块42避开凸起部31；

当将岩芯筒3继续向上提升至岩芯筒3底部越过避让口15时，触发块42失去岩芯筒3的作用力，触发内筒41在重力和触发弹簧43作用下带动触发块42回落压在关闭的阀瓣52上。

在另一个实施方式中，箱体9上设有介质入口92和介质出口93，介质入口92与介质出口93用于向箱体9内输入加热介质，以对压力实验舱10进行外加热，实现对原位高温环境的模拟。介质入口92与介质出口93的位置根据需要设置，本实施方式中介质入口92与介质出口93设置在箱体9的相对侧。可在中间连接件13内壁安装温度传感器来实现对压力实验舱10内部温度的检测。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双推油源加压实验装置，其特征在于：包括压力供给单元、压力实验舱、数据采集分析单元和控制单元，所述压力供给单元并联设有两个，压力供给单元通过管路与压力实验舱相连以调节压力实验舱内的压力；压力供给单元和数据采集分析单元均与控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：它还包括箱体，所述压力实验舱置于箱体内，箱体上设有供实验管路穿过的第一预留孔。

3.根据权利要求2所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：箱体上设有介质入口和介质出口。

4.根据权利要求2所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：所述压力供给单元包括动力供给系统和高压泵，所述动力供给系统与高压泵相连以给高压泵提供驱动力，所述高压泵输出的介质输向压力实验舱。

5.根据权利要求4所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：动力供给系统为气体压力供给系统。

6.根据权利要求1所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：数据采集分析单元包括压力传感器，压力供给单元的出口设有压力传感器和/或压力实验舱内设有压力传感器。

7.根据权利要求1或2所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：所述压力实验舱的舱体外筒包括第一试验件、第二试验件和中间连接件，所述第一试验件、第二试验件和中间连接件均为筒状结构；

第一试验件与第二试验件通过中间连接件连接在一起，所述中间连接件的筒壁上设有液体注入孔。

8.根据权利要求7所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：所述压力实验舱还包括中心杆和岩心筒，岩心筒装于所述舱体外筒内，所述第二试验件中安装有用于实现保压实验舱下端密封关闭的下端密封装置，所述中心杆下端伸进岩心筒内，箱体上轴向正对所述中心杆的位置有用于提拉中心杆的第二预留孔；

中心杆下端有外台阶，岩心筒上端有与所述外台阶适配的内台阶，当向上提升中心杆至所述外台阶与内台阶相抵时，中心杆可带动岩心筒同步向上移动；

当中心杆提升至行程终点时，岩心筒上端外壁与第一试验件内壁间密封配合。

9.根据权利要求8所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：它还包括用于带动所述中心杆轴向移动的直线驱动机构，所述直线驱动机构固定安装在箱体外部，所述直线驱动机构的输出部件与所述中心杆相连以带动中心杆轴向直线移动。

10.根据权利要求9所述的双推油源加压实验装置，其特征在于：所述直线驱动机构的输出部件与所述中心杆之间设有拉力测试装置。

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