[實用新型]真三軸巖石參數測試系統

有效

• 申請號: 201520130300.1
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN204613077U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 陳一健;李皋;李新;張倫平;許秀斌
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

技術領域

本實用新型涉及油、氣儲層評價技術領域，尤其涉及一種真三軸巖石參數測試系統。

背景技術

由于巖體在原位狀態下一般受三維應力作用，因而實驗室研究三維應力條件下巖體的力學性能、電學性能、聲學性能和滲流性能更能反映天然地質巖體的實際情況。不等壓三軸應力狀態下中間主應力對巖石變形強度的影響，一直以來都是巖體工程領域探索的前沿課題之一，為此常用真三軸試驗機來模擬不等壓三軸應力條件下的巖石力學行為。

目前，已有的真三軸試驗機大多用于評價巖土的力學行為，而對于石油天然氣行業，為了方便對巖石施加三個方向相互正交的荷載，巖石試樣通常加工成正方體或者長方體，采用x，y，z三個方向相互正交的加載單元組成真三軸加載系統。

根據加載方式和壓力室結構特點，真三軸儀可分為剛性板加載、柔性囊加載和復合加載三種類型。剛性板加載為試樣安裝在六個剛性板之間，當在三個應力方向施加壓力時，試樣會產生相應的主應變，這類加載方式雖能精確測量應變、能產生均勻應變、達到較大的軸向應變、模擬復雜的應力應變路徑，但是難以檢驗應力的不均勻性，且當應變較大時，加載板之間會產生相互干擾，不能進行預定的應力路徑試驗。柔性囊加載為全部由液壓系統控制三個主應力，通過橡皮囊對試樣施加液壓，這種加載方式無明顯的邊界干擾，能按預定的復雜應力路徑進行試驗，測量變形，但在不采取特殊預防措施時，也會產生邊界干擾，如果不加專門潤滑措施，則難以達到均勻應變，只有通過逐步矯正作用于平面的法向應力，才能達到平面應變條件。復合加載在某些方向采用剛性壓膜，其它方向上采用柔性壓膜，以剛性邊界作為壓縮方向，應力控制?的柔性邊界作為擠伸方向可免除邊界干擾，若預定的實驗面與儀器軸成某一固定方向，則可按應力路徑或應變路徑進行試驗，但是預定的復雜應力路徑試驗難以進行或根本不可能進行，剛性板和柔性板上法向應力場和應變場的均勻性難以確定。

在現有技術中，CN103207114A公布了一種三向剛性加載巖石真三軸儀，其剛性加載板使用剛柔混合加壓片，雖然能夠避免加載板之間的相互干擾和試樣變形后受到的側向干擾，但是剛柔混合加壓片上的彈性片和立方體剛性快之間的對接部位采用強力膠等粘接在一起，若在應力加載過程中，巖石試樣端面應力不均勻，很容易造成粘接處破損；高溫下，粘接處易脫落，因此該裝置不能進行高溫試驗；并且彈性片的承壓范圍有限，造成整塊加載板的加載應力有限，無法進行高應力條件下的試驗；另外，巖石試樣六個面的剛性加載板無法密封試樣，四周的剛性加載板也未采用絕緣措施，因此該裝置無法進行滲流實驗，并且不能測試試樣的電學性能。

CN101701887A公布了一種多功能三軸巖心夾持器裝置，該裝置采用橡膠材質的液壓囊加載，液壓囊放置在主體上四個相對的凹槽內，凹槽在橫截面上呈“十”字形，液壓囊之間通過相鄰凹槽之間的倒角隔開，這種液壓囊加工工藝復雜，成本高。設計的柔性加載方式無法保證應變的均勻性，當三向應力差值較大時，橡膠材質的液壓囊會受壓變形經過凹槽倒角流向相鄰的凹槽內，應力較大時，倒角容易刺穿液壓囊。CN101761333A公布了一種多功能真三軸應力煤心夾持器，該裝置采用復合加載方式，試樣外套有膠套，能進行滲流試驗，但是Y軸加壓柱塞直接作用在試樣外的膠套上，承壓能力有限，不能進行高應力下的試驗。Y軸加壓柱塞端面未采取任何絕緣措施，故該裝置無法測試試樣的電學性能。美國專利US3728895公布了一種三向壓縮測試裝置，該裝置采用剛性加載，試樣放置在金屬矩形主體中間的空隙中，六個金屬剛性模塊插入通向主體空隙的開口中與巖心直接接觸，金屬剛性模塊通過螺桿固定在矩形主體上，承壓能力低，只能做低應力下的力學試驗，此外，該裝置不能測試三軸壓力下試樣的滲流性能、電學性能以及聲學性能。

以上所述四類三軸儀均不能在滿足三軸應力條件下同時進行高溫高壓滲流試驗、電學性能測試、力學性能測試和聲學性能測試。而且國內的三軸儀設計中，三軸儀的各向加載裝置均伸向三軸儀主體外，這種設計方法增大了裝置尺寸，裝置顯得笨重并且難以操作。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種真三軸巖石參數測試系統，所述測試系統能在不等三向壓力下同時測試高溫高壓條件下巖石的力學性能、聲學性能、電學性能和滲流性能。