[發明專利]一種砂箱物理模擬實驗裝置及其模擬實驗方法

有效

• 申請號: 201710339650.2
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107016917B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 劉露;孫永河;付曉飛;任瑞天;宋佳楠;于佳富;劉聰
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G09B23/40
• 分類號: G09B23/40
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 曹愛華

1.一種砂箱物理模擬實驗裝置，其包括驅動模塊、模型承托模塊、走滑底板（3）、傾滑底板（4），驅動模塊包括走滑底板驅動裝置和傾滑底板驅動裝置，其特征在于：這種砂箱物理模擬實驗裝置還包括計算機（21），走滑底板驅動裝置是包括步進電機（15）、無牙螺桿（13）、梯牙螺桿（17）、減速箱（16）、指示燈（18），步進電機（15）通過減速箱（16）連接梯牙螺桿（17），無牙螺桿（13）與梯牙螺桿（17）同方向平行設置，無牙螺桿（13）固定在固定連接部件（14）上，梯牙螺桿（17）從固定連接部件（14）中穿出；傾滑底板驅動裝置是由液壓缸（19）設置在傾滑底板（4）與實驗臺底座（22）之間構成，液壓缸（19）上端與傾滑底板（4）鉸接，液壓缸（19）下端與實驗臺底座（22）通過直線導軌（2）滑動連接；模型承托模塊包括實驗臺、所述直線導軌（2），實驗臺由實驗臺底座（22）連接在實驗臺支架（1）一側構成，所述直線導軌（2）設置在實驗臺底座（22）上；走滑底板（3）水平設置于實驗臺支架（1）上，走滑底板（3）的下底面通過穿過實驗臺架（1）的無牙螺桿（13）固定；傾滑底板（4）水平設置于走滑底板（3）的一側，傾滑底板（4）上設置角度標尺（9），傾滑底板（4）通過液壓合頁（11）設置有傾滑翻板，走滑底板（3）通過液壓合頁（11）設置有走滑翻板，傾滑翻板與走滑翻板對應設置；步進電機（15）、液壓缸（19）均連接計算機（21），計算機（21）控制走滑底板（3）和傾滑底板（4）的運動。

2.根據權利要求1所述的砂箱物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述的滑底板驅動裝置的步進電機（15）通過電機底座（12）設置，電機底座（12）為空心框體，電機底座（12）垂向中部平行鉆兩個孔洞，兩個孔洞相對于電機底座（12）的中心線對稱，兩個孔洞內壁均拋光，所述無牙螺桿（13）有兩個，兩個無牙螺桿（13）平穿過兩個孔洞，走滑底板（4）下底面通過環形卡扣（5）固定在無牙螺桿（13）上。

3.根據權利要求2所述的砂箱物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述的液壓缸（19）上端焊接固定在傾滑底板（4）的中心位置，液壓缸（19）通過帶夾具（8）的滑塊（20）設置在所述的直線導軌（2）上，該直線導軌（2）兩側各設置一條直線導軌（2），傾滑底板（4）通過底面四個支撐桿接頭（6）分別連接一個氣彈簧支撐桿（7），每個氣彈簧支撐桿（7）另一端通過帶夾具（8）的滑塊（20）設置在兩側的直線導軌（2）上。

4.根據權利要求3所述的砂箱物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述的傾滑底板（4）與其翻板之間的夾角變化范圍為30°～90°，進行多期不同性質位移變形場的疊加。

5.根據權利要求4所述的砂箱物理模擬實驗裝置，其特征在于：所述的角度標尺（9）為不銹鋼材質，是半圓形的，其一端固定在傾滑底板（4）上，另一端自由端具有伸縮部。

6.一種權利要求5所述的砂箱物理模擬實驗裝置的模擬實驗方法，其特征在于：第一步，根據盆地內斷裂的實際規模，按照1：10⁵比例縮小得出走滑底板和傾滑底板的尺寸，根據實際的盆地內先存斷裂的性質，調整傾滑底板（4）與走滑底板（3）的相對位置，再根據實際先存斷裂的產狀設置傾滑底板（4）與翻板（10）之間的夾角；

第二步，根據材料相似性原理，用干燥的松散白色石英砂，白色石英砂粒徑為50～80目，模擬能干性較強的巖層、硅膠SGM36模擬能干性較弱的巖層，按照模擬的實際含油氣盆地沉積地層厚度將松散的白色石英砂和硅膠鋪設在預設的走滑底板和傾滑底板上；

第三步，用計算機（21）控制梯牙螺桿（17）的旋轉速度、方向、液壓缸（19）的伸縮速度以及實驗進行時間，使走滑底板（3）發生剪切位移或使傾滑底板（4）發生傾滑位移，變形期間可繼續向實驗體中添加石英砂模擬同沉積過程，或者用吹風機去除一部分石英砂模擬剝蝕過程；實驗進行過程中每隔一定時間拍照記錄并鋪設標志層；

第四步，實驗結束后用噴壺對實驗結果砂體噴水，使實驗結果砂體浸透，待實驗結果砂體定型后，切割實驗結果砂體觀察內部剖面現象，進行實驗記錄和總結，得出實驗結果。