CN203465174U - 模拟地层岩石动态破坏试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：它包括试验用岩样、厚壁钢筒、上活塞、下活塞、上盖板和下盖板；在试验用岩样外面套设厚壁钢筒，在试验用岩样与厚壁钢筒之间设置有密封胶囊，且厚壁钢筒与密封胶囊之间存在环空；在密封胶囊的上下分别放置上、下盖板，将若干调平螺栓穿设在上、下盖板和厚壁钢筒对应设置的安装孔中，并通过多个螺母将上、下盖板和厚壁钢筒固定成一体；在厚壁钢筒上设置有连通厚壁钢筒与密封胶囊之间环空的施加围压孔；在上活塞和试验用岩样的中心位置轴向设置有用于放置动载荷施加工具的动载荷压力孔；下盖板处设置有用于测量试验用岩样的中心内壁孔动载荷值的动载荷测量压力计。本实用新型可以作为动态破坏试验装置广泛用于模拟地层岩石动态破坏试验过程中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种动态破坏试验装置，特别是关于一种模拟地层岩石动态破坏试验装置。
背景技术
目前在低渗透油气田的开发中主要采用水力压裂和酸化技术改造油层。但在渗透率很低的油气藏，只有在水力压裂形成的主裂缝邻域油气可通过岩石中原有微小孔隙流入主裂缝产出，远离主裂缝较远的油气仍难采出，有效提高低渗透油气田采收率是低渗透油气田开发面临的重要问题。无论是低渗透油田开发的常规措施，还是开发低渗透油气田的物理法采油措施，有一个非常关键的问题就是岩石在动载情况下的破坏情况研究，也是进行压裂施工的一个核心关键问题。物理法采油作用机理就是把动态载荷作用在油层上，提高油层渗透率，从而提高增产增注效果。岩石在动载情况下的破坏情况研究对于低渗透油田开发有十分重要的意义。然而如何对岩石在动载情况下的破坏情况进行评价，建立一套适合的模拟试验装置和评价手段将至关重要。
经对现有技术的文献检索发现，目前国内外用于测量岩石动载特性大多采用SPHB（Split Hopkinson Pressure Bar，分离式霍普金森杆）装置，该装置多为单轴受压状态，虽然少数国家采用了三轴SHPB装置，但是围压和冲击速度还很低。随着采矿、石油工业开采深度逐步加深，预测深部穿孔、爆破效果以及由此而产生的动应力场周围岩体的力学特征就成为亟待解决的问题。该装置在岩土工程中使用较多，但是在石油工程中，由于岩石尺寸大小的限制以及地下岩层真实受力情况模拟条件有限等缺点，该装置不能完全满足动态地层岩石破坏的试验研究要求。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够模拟地层岩石在恒定围向压力和轴向压力时动载荷破坏情况的模拟地层岩石动态破坏试验装置。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：它包括试验用岩样、厚壁钢筒、上活塞、下活塞、上盖板和下盖板；在所述试验用岩样外面套设所述厚壁钢筒，在所述试验用岩样与所述厚壁钢筒之间设置有一密封胶囊，且所述厚壁钢筒与所述密封胶囊之间存在一环空；在所述密封胶囊上放置所述上盖板，在所述密封胶囊下表面放置所述下盖板，将若干调平螺栓穿设在所述上盖板、所述下盖板和所述厚壁钢筒对应设置的安装孔中，并通过多个螺母将所述上盖板、所述下盖板和所述厚壁钢筒固定成一体；在所述厚壁钢筒上设置有连通所述厚壁钢筒与密封胶囊之间环空的施加围压孔；在所述上活塞和试验用岩样的中心位置轴向设置有一用于放置动载荷施加工具的动载荷压力孔；所述下盖板处设置一用于测量所述试验用岩样的中心内壁孔动载荷值的动载荷测量压力计。
所述试验用岩样顶部与所述上活塞之间设置一密封垫，所述试验用岩样底部与所述下活塞之间设置另一密封垫。
所述上活塞和所述下活塞周向设置有若干O型密封圈。
所述施加围压孔包括沿所述厚壁钢筒轴向设置的注油孔，以及沿所述厚壁钢筒径向设置的注气孔。
所述施加围压孔为一个，或者为对称布置的两个。
所述动载荷施加工具内部装有火药。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于在施加围压孔一端连接一气瓶，因此能够按照需要施加一定气体压力，通过在密封胶囊和厚壁钢筒之间的液压油将压力传递给试验岩样，进而实现对试验用岩样施加恒定围向压力。2、本实用新型可以通过刻度扳手调节试验用岩样所在厚壁钢筒上盖板处的螺栓，施加对试验用岩样恒定轴向压力。3、本实用新型可以通过动载荷压力孔上施加的动载荷压力工具所释放的动载荷作用在试验用岩样内壁孔，并通过下盖板处安放的动载荷测量压力计，在恒定围向压力和轴向压力确定后，测量动载荷情况，从而对岩石动载荷破坏情况进行评估。4、本实用新型还可以去掉试验用岩样周围的密封胶囊，通过气瓶从施加围压孔施加压力，采用气体压力对试验用岩样外部向中心孔进行渗流，测量中心孔压力变化情况，反推出试验用岩样的渗透率值。实现该装置不需要变动即可测量岩样在动载荷施加前后的渗透率的变化情况，进一步用渗透率变化情况来评价岩样在动载荷下破坏的情况。本实用新型可以作为动态破坏试验装置广泛用于模拟地层岩石动态破坏试验过程中。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图
图2是本实用新型内部结构示意图
图3是本实用新型岩样装备示意图
图4是本实用新型施加围压结构示意图
图5是本实用新型上盖板结构示意图
图6是本实用新型下盖板结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1、图2所示，本实用新型包括试验用岩样1、厚壁钢筒2、上活塞3、下活塞4、上盖板5和下盖板6。
如图3所示，试验用岩样1的顶部与上活塞3之间设置有一密封垫7，试验用岩样1的底部与下活塞4之间设置有另一密封垫8。上活塞3和下活塞4的周向设置有若干O型密封圈9。
如图2所示，试验用岩样1内部存在轴向圆形中心孔（图中未示出），在试验用岩样1外面套设厚壁钢筒2，在试验用岩样1与厚壁钢筒2之间设置有一密封胶囊10，且厚壁钢筒2与密封胶囊10之间存在一环空。在密封胶囊10上部设置有上密封环11，在密封胶囊10下部设有下密封环12。在上密封环11上放置上盖板5，在下密封环12上放置下盖板6，将若干调平螺栓13穿设在上盖板5、下盖板6和厚壁钢筒2对应设置的安装孔中，并通过多个螺母将上、下盖板5、6和厚壁钢筒2固定成一体。在厚壁钢筒2上设置有连通厚壁钢筒2与密封胶囊10之间环空的施加围压孔15，施加围压孔15包括沿厚壁钢筒2轴向设置的注油孔，以及沿厚壁钢筒2径向设置的注气孔，注油孔和注气孔上均设有活塞。使用时首先将注油孔的活塞打开，向厚壁钢筒2和密封胶囊10之间的环空内注满液压油后关闭堵头；然后将注气孔的活塞打开，并连通气瓶向施加围压孔15内注入空气，以对液压油施加压力，并通过密封胶囊10将压力传递到试验用岩样1，从而对试验用岩样1产生一定的围向压力。进一步调整气瓶施加压力至恒定值，从而实现恒定围压。使用刻度扳手对上盖板5上的螺栓14进行按需施加恒定扭矩，实现对试验用岩样1施加恒定的轴向压力。
在一个优选的实施例中，施加围压孔15也可以为两个，且两个施加围压孔15为对称布置。
同时，在上活塞3和试验用岩样1的中心位置轴向设置有一动载荷压力孔16。在恒定轴向压力和恒定周向压力确定后，在动载荷压力孔16处放置动载荷施加工具，该工具内部装有火药，通过控制火药量，以及点火头电点火起爆使之爆燃，释放可控的动载荷，该动载荷最终作用在试验用岩样1内孔壁，并通过下盖板6处放置一个动载荷测量压力计（图中未示出），测量试验用岩样1的中心内壁孔动载荷值，并传输到计算机进行处理。根据多次变换火药用量，测得多组动载荷数据，可以进行对岩石动载荷破坏情况进行评估。若去掉密封胶囊10，使用气瓶通过施加围压孔15施加气体压力，从试验用岩样1外部向中心孔进行气体渗流，在下盖板6下部放置动载荷测量压力计，测量中心孔压力变化情况，反推出试验用岩样1的渗透率值。如此可实现该装置不需要变动即可测量岩样在动载荷施加前后的渗透率的变化情况，进一步用渗透率变化情况来评价岩样在动载荷下破坏的情况。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：它包括试验用岩样、厚壁钢筒、上活塞、下活塞、上盖板和下盖板；
在所述试验用岩样外面套设所述厚壁钢筒，在所述试验用岩样与所述厚壁钢筒之间设置有一密封胶囊，且所述厚壁钢筒与所述密封胶囊之间存在一环空；在所述密封胶囊上放置所述上盖板，在所述密封胶囊下表面放置所述下盖板，将若干调平螺栓穿设在所述上盖板、所述下盖板和所述厚壁钢筒对应设置的安装孔中，并通过多个螺母将所述上盖板、所述下盖板和所述厚壁钢筒固定成一体；在所述厚壁钢筒上设置有连通所述厚壁钢筒与密封胶囊之间环空的施加围压孔；在所述上活塞和试验用岩样的中心位置轴向设置有一用于放置动载荷施加工具的动载荷压力孔；所述下盖板处设置一用于测量所述试验用岩样的中心内壁孔动载荷值的动载荷测量压力计。
2.根据权利要求1所述的模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：所述试验用岩样顶部与所述上活塞之间设置一密封垫，所述试验用岩样底部与所述下活塞之间设置另一密封垫。
3.根据权利要求1所述的模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：所述上活塞和所述下活塞周向设置有若干O型密封圈。
4.根据权利要求1或2或3所述的模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：所述施加围压孔包括沿所述厚壁钢筒轴向设置的注油孔，以及沿所述厚壁钢筒径向设置的注气孔。
5.根据权利要求4所述的模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：所述施加围压孔为一个，或者为对称布置的两个。
6.根据权利要求1或2或3或5所述的模拟地层岩石动态破坏试验装置，其特征在于：所述动载荷施加工具内部装有火药。
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