[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

本發明涉及的是一種砂箱物理模擬實驗裝置，這種砂箱物理模擬實驗裝置的走滑底板驅動裝置的步進電機通過減速箱連接梯牙螺桿，無牙螺桿與梯牙螺桿同方向平行設置；傾滑底板驅動裝置是由液壓缸設置在傾滑底板與實驗臺底座之間構成，液壓缸上端與傾滑底板鉸接，液壓缸下端與實驗臺底座通過直線導軌滑動連接；實驗臺由實驗臺底座連接在實驗臺支架一側構成，走滑底板水平設置于實驗臺支架上，走滑底板的下底面通過無牙螺桿固定；傾滑底板水平設置于走滑底板的一側，二者均設置有傾滑翻板；步進電機、液壓缸均連接計算機，計算機控制走滑底板和傾滑底板的運動。本發明能夠集多種實驗于一身，適應發生多期構造演化的盆地內斷裂活動的模擬實驗。

技術領域

本發明涉及構造地質學和石油地質學研究領域中含油氣盆地內部斷裂活動演化的砂箱物理模擬實驗裝置，具體涉及一種砂箱物理模擬實驗裝置及其模擬實驗方法。

背景技術

對于含油氣盆地而言，在地質歷史時期盆地內部并非僅經歷了一次構造運動，由于拉張或擠壓方向的改變，或者疊加了晚期不同性質的應力場作用（例如早期為拉張引力場，晚期為剪切應力場），造成了早期形成的先存斷裂在晚期構造應力場的作用下發生了再活化，斷裂再活化對油氣圈閉的形成、油氣的運移及油氣藏的保存和破壞都具有決定性的作用。目前，對含油氣盆地內斷裂空間組合樣式進行研究的過程中，我們著重關注了應力場方向對斷裂的影響，而忽視了先存斷裂與晚期應力場之間的作用關系對晚期形成的斷裂樣式的影響。因此有必要對這部分進行深入的研究。而砂箱物理模擬實驗可作為再現或反演含油氣盆地內不同類型的構造形跡和演化過程最為有效的方法，應用目前的技術手段，已經不局限于平面或剖面的2D模擬實驗，通過掃描及系統切片甚至可構建三維地質模型。然而關于早期不同性質、不同產狀的先存斷裂疊加晚期不同性質的位移場發生再活動的實驗，國內外還尚沒有單臺砂箱物理模擬實驗裝置可以實現全部模擬實驗。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種砂箱物理模擬實驗裝置，這種砂箱物理模擬實驗裝置用于解決現有技術中尚沒有單臺砂箱物理模擬實驗裝置可以實現全部模擬實驗的問題，本發明的另一個目的是提供這種砂箱物理模擬實驗裝置的模擬實驗方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：這種砂箱物理模擬實驗裝置包括驅動模塊、模型承托模塊、走滑底板、傾滑底板、計算機，驅動模塊包括走滑底板驅動裝置和傾滑底板驅動裝置，走滑底板驅動裝置是包括步進電機、無牙螺桿、梯牙螺桿、減速箱、指示燈，步進電機通過減速箱連接梯牙螺桿，無牙螺桿與梯牙螺桿同方向平行設置，無牙螺桿固定在固定連接部件上，梯牙螺桿從固定連接部件中穿出；傾滑底板驅動裝置是由液壓缸設置在傾滑底板與實驗臺底座之間構成，液壓缸上端與傾滑底板鉸接，液壓缸下端與實驗臺底座通過直線導軌滑動連接；模型承托模塊包括實驗臺、所述直線導軌，實驗臺由實驗臺底座連接在實驗臺支架一側構成，所述直線導軌設置在實驗臺底座上；走滑底板水平設置于實驗臺支架上，走滑底板的下底面通過穿過實驗臺架的無牙螺桿固定；傾滑底板水平設置于走滑底板的一側，傾滑底板上設置角度標尺，傾滑底板通過液壓合頁設置有傾滑翻板，走滑底板通過液壓合頁設置有走滑翻板，傾滑翻板與走滑翻板對應設置；步進電機、液壓缸均連接計算機，計算機控制走滑底板和傾滑底板的運動。

上述方案中滑底板驅動裝置的步進電機通過電機底座設置，電機底座為空心框體，電機底座垂向中部平行鉆兩個孔洞，兩個孔洞相對于電機底座的中心線對稱，兩個孔洞內壁均拋光，以減小摩擦阻力，所述無牙螺桿有兩個，兩個無牙螺桿平穿過兩個孔洞，可以在孔洞內平行自由滑動，走滑底板下底面通過環形卡扣固定在無牙螺桿上。

上述方案中液壓缸上端焊接固定在傾滑底板的中心位置，液壓缸通過帶夾具的滑塊設置在所述的直線導軌上，該直線導軌兩側各設置一條直線導軌，傾滑底板通過底面四個支撐桿接頭分別連接一個氣彈簧支撐桿，每個氣彈簧支撐桿另一端通過帶夾具的滑塊設置在兩側的直線導軌上。液壓缸提供不同方向傾滑位移的動力，通過使用液壓缸將液壓能轉變為機械能推動上覆的傾滑底板，為實驗運行提供產生傾滑位移的動力。