[發(fā)明專(zhuān)利]一種壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710329744.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108871968A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠楊;劉鵬;徐志民;劉紅彬;楊永明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/18
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/18
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括：

溫控系統(tǒng)，包括溫箱，用于對(duì)設(shè)置于所述溫箱中的試件根據(jù)光敏曲線(xiàn)按照預(yù)設(shè)溫度梯度進(jìn)行相應(yīng)的升溫和降溫處理，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于所述試件的應(yīng)力凍結(jié)；所述試件為通過(guò)3D打印機(jī)打印得到的透明光敏模型；所述光敏曲線(xiàn)為所述光敏模型的光敏曲線(xiàn)；

真三軸伺服加載系統(tǒng)，用于對(duì)所述試件進(jìn)行固定和施加相應(yīng)的壓力；

壓裂體泵送系統(tǒng)，輸出端設(shè)置于所述溫箱中，用于對(duì)所述試件進(jìn)行相應(yīng)的壓裂實(shí)驗(yàn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述溫箱包括：多孔蓋板、密封組件及五個(gè)開(kāi)孔溫箱壁；其中：

所述多孔蓋板和所述五個(gè)開(kāi)孔溫箱壁上均設(shè)置有活塞桿入口；

所述多孔蓋板上設(shè)置有兩個(gè)循環(huán)風(fēng)入口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述溫控系統(tǒng)還包括：熱源控制系統(tǒng)、直接加熱裝置、環(huán)境加熱裝置、冷卻控制系統(tǒng)、冷卻裝置及溫度檢測(cè)裝置；其中：

所述熱源控制系統(tǒng)用于控制所述直接加熱裝置和所述環(huán)境加熱裝置工作；

所述冷卻控制系統(tǒng)用于控制所述冷卻裝置工作。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述直接加熱裝置包括：六個(gè)電加熱管和六個(gè)加熱背板；

所述環(huán)境加熱裝置包括：一個(gè)熱風(fēng)機(jī)；

所述冷卻裝置包括：六個(gè)冷卻管；

所述溫度檢測(cè)裝置包括：至少六個(gè)溫度傳感器；

所述電加熱管設(shè)置于所述加熱背板中，用于通過(guò)直接加熱對(duì)所述試件的各個(gè)方向進(jìn)行主要升溫處理；

所述熱風(fēng)機(jī)用于通過(guò)升高環(huán)境溫度對(duì)所述試件進(jìn)行升溫補(bǔ)償；

所述溫度傳感器分別設(shè)置于所述溫箱中和所述真三軸伺服加載系統(tǒng)的壓板中；

所述加熱背板的一側(cè)與所述真三軸伺服加載系統(tǒng)的活塞桿相連；所述加熱背板的另一側(cè)貼裝有一塊所述壓板；

所述冷卻控制系統(tǒng)用于控制所述冷卻管中的冷卻液或冷氣注入；

所述冷卻管設(shè)置于所述壓板內(nèi)側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述真三軸伺服加載系統(tǒng)包括：梁柱框架、五套伺服作動(dòng)器、五套伺服分配器、一套伺服油源、一套伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)輔料、自適應(yīng)串聯(lián)應(yīng)力傳感器、位移傳感器、以及試件安裝定位裝置；其中：

所述試件安裝定位裝置設(shè)置于所述溫箱底部；

所述梁柱框架用于支撐并使各個(gè)活塞桿和所述多孔蓋板及所述試件安裝定位裝置實(shí)現(xiàn)可控移動(dòng)；

所述伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的輸出通過(guò)相應(yīng)的伺服分配器控制對(duì)應(yīng)伺服作動(dòng)器動(dòng)作；

所述五套伺服作動(dòng)器分別通過(guò)相應(yīng)的活塞桿和壓板實(shí)現(xiàn)對(duì)于所述試件的上方及水平方向的壓力施加；

所述伺服油源與所述液壓系統(tǒng)輔料用于實(shí)現(xiàn)所述五套伺服作動(dòng)器對(duì)相應(yīng)活塞桿的推動(dòng)；

所述自適應(yīng)串聯(lián)應(yīng)力傳感器用于測(cè)量所述試件各個(gè)方向的應(yīng)力；

所述位移傳感器用于測(cè)量所述試件各個(gè)方向的位移。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述自適應(yīng)串聯(lián)應(yīng)力傳感器包括：大量程壓力傳感器、小量程壓力傳感器、安裝套、推力板及彈性體；其中：

所述小量程壓力傳感器設(shè)置于所述安裝套內(nèi)；

所述彈性體設(shè)置于所述安裝套底部與所述小量程壓力傳感器之間；

所述推力板與所述安裝套頂部之間設(shè)置有所述彈性體的變形間隙；

所述小量程壓力傳感器用于檢測(cè)所述推力板的施加壓力；

所述大量程壓力傳感器用于檢測(cè)所述安裝套的施加壓力。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓裂過(guò)程應(yīng)力凍結(jié)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括：

自適應(yīng)加載裝置，設(shè)置于所述加熱板與活塞桿之間，與活塞桿相連，用于消除所述試件表面的剪切應(yīng)力。