[發(fā)明專利]一種可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610118270.1
• 申請(qǐng)日: 2016-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN107153032A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周楓;劉衛(wèi)華;奚相
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油物探技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N23/04
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專利事務(wù)所11218
• 代理人: 孫向民

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖石力學(xué)特性檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠在高溫條件下進(jìn)行巖石破裂壓力檢測(cè)的裝置和方法。

背景技術(shù)

眾所周知，隨著表層油氣田的不斷挖掘開采，淺層油氣資源變得越來(lái)越少，人們開始把探索油氣資源的目標(biāo)瞄向了深層油氣田。而要對(duì)深層油氣田進(jìn)行研究，就需要模擬地下深處的高溫高壓環(huán)境。通過檢測(cè)含油巖石在不同壓力和溫度條件下物理特性的變化，可以對(duì)儲(chǔ)油層的生成、變化和遷移等進(jìn)行研究，其數(shù)據(jù)對(duì)油、氣田的開發(fā)有著重要的指導(dǎo)意義。

此外，現(xiàn)有的巖石力學(xué)檢測(cè)裝置和方法能夠?qū)崿F(xiàn)巖石在不同方向應(yīng)力作用下發(fā)生破裂的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果通常以應(yīng)力應(yīng)變曲線的形式體現(xiàn)。但是，如何解釋這些應(yīng)力應(yīng)變曲線并將之轉(zhuǎn)化成巖石力學(xué)性質(zhì)的描述，需要有比較深厚的巖石力學(xué)專業(yè)知識(shí)，并且?guī)r石破裂過程中其內(nèi)部究竟發(fā)生了怎樣的變化，還需要更深入地研究。

因此，本領(lǐng)域亟需開發(fā)一種能夠在高溫條件下進(jìn)行巖石破裂壓力檢測(cè)的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明融合了真三軸實(shí)驗(yàn)技術(shù)、高溫高壓實(shí)驗(yàn)技術(shù)和X射線檢測(cè)技術(shù)，建立一套能夠模擬高溫、高壓條件，并在巖石破裂過程中對(duì)巖石內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)裝置和方法，實(shí)現(xiàn)在不同溫度下的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試，能夠?yàn)閷I(yè)人員更好地分析巖石破裂力學(xué)提供幫助。

為了實(shí)現(xiàn)在高溫條件下對(duì)巖石受壓直至破裂的過程檢測(cè)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)，包括高溫高壓倉(cāng)、三軸應(yīng)力加載裝置、一個(gè)或多個(gè)X射線檢測(cè)裝置；每個(gè)X射線檢測(cè)裝置包括X射線發(fā)生器和X射線接收器，X射線發(fā)生器和X射線接收器分別設(shè)置在所述高溫高壓倉(cāng)相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面；三軸應(yīng)力加載裝置為所述高溫高壓倉(cāng)內(nèi)的巖石樣品提供三軸壓力加載；以及所述高溫高壓倉(cāng)設(shè)置有加熱裝置。

進(jìn)一步地，三軸應(yīng)力加載裝置包括：6個(gè)機(jī)械臂，6個(gè)機(jī)械臂兩兩對(duì)稱地設(shè)置在巖石樣品外表面的X、Y、Z軸上；每個(gè)機(jī)械臂包括壓桿和壓盤，壓盤緊貼住巖石樣品的外表面，壓桿一端與壓盤相連接。

進(jìn)一步地，所述壓盤與巖石樣品外表面之間設(shè)有應(yīng)變傳感器。應(yīng)變傳感器連接到所述三軸應(yīng)力加載裝置，用于收集巖石樣本的應(yīng)變數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述加熱裝置包括電熱絲，電熱絲沿周向設(shè)置在所述高溫高壓倉(cāng)的外側(cè)壁上。

進(jìn)一步地，巖石樣品為正方體，設(shè)置在密封套內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述的可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)放置于密封的鉛房?jī)?nèi)。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)還包括控制裝置，與所述三軸應(yīng)力加載裝置、一個(gè)或多個(gè)X射線檢測(cè)裝置以及所述加熱裝置連接，并控制上述裝置。

進(jìn)一步地，所述高溫高壓倉(cāng)的外殼采用聚四氟乙烯制造。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試方法，包括以下步驟：開啟X射線掃描；對(duì)設(shè)置在高溫高壓倉(cāng)內(nèi)的巖石樣品加溫加壓；采集巖石樣品的形變數(shù)據(jù)和X射線掃描數(shù)據(jù)；處理采集到的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述方法還包括根據(jù)采集到的巖石樣品的形變數(shù)據(jù)和X射線掃描數(shù)據(jù)，調(diào)整施加給巖石樣品的溫度和/壓力。由采集到的X射線掃描數(shù)據(jù)對(duì)巖石樣品進(jìn)行三維圖像顯示，由圖像判斷巖石樣品內(nèi)部是否發(fā)生破裂，進(jìn)而確定給定溫度下的巖石樣品抗壓強(qiáng)度。

本發(fā)明的系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)環(huán)境的最高溫度可升至一百二十?dāng)z氏度。系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)三個(gè)軸向的最高壓力可升至七十兆帕。

本發(fā)明的系統(tǒng)能夠在高溫、高壓狀態(tài)下對(duì)樣品(如巖石樣品等)進(jìn)行壓力加載，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品在不同方向壓力加載直至破裂過程中內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化。通過本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)巖石破裂過程中對(duì)巖石內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)，測(cè)量不同溫度條件下巖樣的抗壓強(qiáng)度變化，并將巖樣破裂過程以X射線掃描圖像的形式精細(xì)、直觀地顯示出來(lái)，它能夠?yàn)閹r石破裂力學(xué)研究提供有效的檢測(cè)方法和檢測(cè)手段，幫助和簡(jiǎn)化專業(yè)人對(duì)對(duì)巖石破裂過程的力學(xué)解釋。

附圖說(shuō)明

通過結(jié)合附圖對(duì)本公開示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本公開的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將變得更加明顯，其中，在本公開示例性實(shí)施方式中，相同的參考標(biāo)號(hào)通常代表相同部件。

圖1顯示了本發(fā)明的可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示了本發(fā)明的高溫高壓倉(cāng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可控溫度的巖石抗壓強(qiáng)度測(cè)試方法的流程圖。

具體實(shí)施方式