[發明專利]一種孔隙壓力條件下測試巖石斷裂韌性的實驗裝置

有效

• 申請號: 201710095813.7
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106644740B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 張廣清;王元元;劉志斌;楊瀟
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種孔隙壓力條件下測試巖石斷裂韌性的實驗裝置，包括試驗機、圍壓腔和夾持夾具。試驗機包括試驗機剛架、剛架壓頭、小車、滑軌、液壓軸和液壓缸；圍壓腔包括圍壓筒壓頭、圍壓筒、圍壓筒底座、定位桿；夾持夾具包括夾持底座、立柱、支撐板、支撐輥、孔壓封頭、壓緊件、上蓋板、夾具壓頭、上圈、固定螺栓、探針、下板。本發明構造簡單、操作方便、實用性強，能夠對巖石材料及人工材料進行含圍壓、高溫、含孔隙壓力條件下的斷裂韌性測試，所得到的結果更為準確，可為油田及研究機構的水力壓裂模型計算提供準確的斷裂韌性參數。

技術領域

本發明屬于石油工程巖石力學領域，特別是涉及一種孔隙壓力條件下測試巖石斷裂韌性的實驗裝置。

背景技術

我國低滲透油氣田資源非常豐富，近幾年我國探明的石油地質儲量中，低滲透儲量的比例占60％～70％，可見低滲透油田或者特(超)低滲透油田將是今后相當一個時期內增儲上產的主要資源基礎。低滲透儲層低孔、低滲、非均質強、儲量豐度低，且易受損害，絕大多數油氣井必須實施壓裂增產措施后方能見產能。水力壓裂技術已經成為低滲透、特低滲透油田改造的重要措施，其工藝技術水平對油氣的經濟開發有著直接的影響。

巖石的斷裂韌性是判斷裂縫是否進入失穩狀態的一個指標，是水力壓裂設計和數值模擬中的一個重要參數。絕大多數地層巖石都含有孔隙，巖石孔隙中的流體具有一定的孔隙壓力，而巖石孔隙中的壓力對它的斷裂韌性的影響是顯著的。現階段巖石材料的斷裂韌性研究及測試均沒有考慮孔隙壓力的影響，巖石材料的斷裂韌性測試結果不能反映地層的真實情況。此外，不考慮巖石內部孔隙壓力的作用，所得到的斷裂韌性測試結果用于模型計算也將不能得到準確的結果。因此有必要進行巖石材料在含孔隙壓力條件下的斷裂韌性試驗研究。

發明內容

本發明涉及一種孔隙壓力條件下測試巖石斷裂韌性的實驗裝置，能夠用于研究孔隙壓力、圍壓、溫度等因素對巖石材料斷裂韌性的影響，所得到的研究成果可以為水力壓裂模型計算提供準確的參數支持。

本發明涉及一種孔隙壓力條件下測試巖石斷裂韌性的實驗裝置，其包括試驗機、圍壓腔和夾持夾具：

所述試驗機包括剛架，該剛架內安裝所述圍壓腔，該圍壓腔內裝有所述夾持夾具，所述試驗機剛架上端安裝剛架壓頭，用于壓緊所述圍壓腔，該圍壓腔下方的試驗機剛架上還包括小車，該小車下方裝有滑軌，該滑軌的數量為至少兩條，所述至少兩條滑軌內側的剛架上設置液壓缸，該液壓缸內有液壓軸，該液壓缸及液壓軸用于將所述小車升起或降低，當液壓缸及液壓軸處于壓縮狀態時，小車可沿滑軌滑動，液壓缸連接油壓泵；

所述圍壓腔包括圍壓筒，該圍壓筒裝在圍壓筒底座上，所述圍壓筒包括排氣孔，該排氣孔連接閥門I，所述圍壓筒底座包括注液孔，該注液孔連接閥門II，所述圍壓筒與圍壓筒底座之間通過密封圈密封，當向圍壓腔內注入液體時，排氣孔用于排出圍壓腔內的氣體；當需要排出圍壓腔內的液體時，排氣孔用于泵入高壓氣體；

所述夾持夾具包括夾持底座，該夾持底座上裝有立柱，上蓋板通過四根所述立柱固定在所述夾持底座上，該夾持底座包括滑槽，該滑槽上設置至少一個支撐板，該支撐板上方安裝待測試的試件，下板通過螺栓固定于所述夾持底座上，所述上蓋板上設置夾具壓頭，該夾具壓頭穿過上蓋板中心的通孔，然后與待測試的試件接觸，上圈通過四根定位螺栓固定于夾具壓頭的外圓周，所述下板上開有至少一個探針孔，該探針孔內安放有傳感器，所述上圈安裝探針，該探針的底部插入所述下板的探針孔中，所述傳感器通過測量探針下降距離來確定試件的變形量。

如上所述的一種孔隙壓力條件下測試巖石斷裂韌性的實驗裝置，其中，所述探針孔內安放有LVDT傳感器，所述上圈安裝探針，該探針的底部插入所述下板的探針孔中，LVDT傳感器通過測量探針下降距離來確定試件的變形量，LVDT傳感器(英文全稱LinearVariable Differential Transformer)是線性可變差動變壓器縮寫，屬于直線位移傳感器。