[發(fā)明專利]三軸加載脈沖水力壓裂裂縫擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711120190.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN107907431B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹函;彭燦威;孫平賀;陳江湛;倪準(zhǔn)林;駱中山;王天一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/36
• 分類號(hào): G01N3/36
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.三軸加載脈沖水力壓裂裂縫擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，包括注液控制系統(tǒng)、脈沖發(fā)生器、三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)、三軸伺服控制系統(tǒng)、縫內(nèi)水壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和聲發(fā)射三維動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：

所述注液控制系統(tǒng)包括容器池(1)、高壓泵(2)、第一多通閥(3)、第一開關(guān)閥(4)、中間容器(5)、第二開關(guān)閥(6)、第二多通閥(7)和進(jìn)液口壓力傳感器(8)；所述高壓泵(2)通過第一多通閥(3)、第一開關(guān)閥(4)連接到多個(gè)中間容器(5)，將容器池(1)中的液體不間斷獨(dú)立注入不同壓裂液體系；

所述脈沖發(fā)生器(9)置于第二多通閥(7)和進(jìn)液口壓力傳感器(8)之間；

所述三軸應(yīng)力加載系統(tǒng)包括巖心夾持器(10)、軸壓加載裝置(15)、環(huán)壓加載裝置(13)、壓力傳遞監(jiān)測(cè)裝置(11)、聲發(fā)射定位監(jiān)測(cè)裝置(14)、回壓閥(16)和天平監(jiān)測(cè)裝置(17)；所述巖心夾持器(10)為圓筒體結(jié)構(gòu)，軸壓加載裝置(15)給筒內(nèi)巖心(12)兩端提供軸向壓力，環(huán)壓加載裝置(13)給筒內(nèi)巖心(12)提供圍向壓力；所述壓力傳遞監(jiān)測(cè)裝置(11)線性布置在巖心夾持器(10)上；所述聲發(fā)射定位監(jiān)測(cè)裝置(14)空間布置在巖心夾持器(10)上；所述的壓力傳遞監(jiān)測(cè)裝置(11)由第一壓力監(jiān)測(cè)孔(20)、第二壓力監(jiān)測(cè)孔(35)、第三壓力監(jiān)測(cè)孔(36)和第四壓力監(jiān)測(cè)孔(37)組成；以巖心夾持器(10)長度方向的筒體中點(diǎn)為基點(diǎn)，第一壓力監(jiān)測(cè)孔(20)和第四壓力監(jiān)測(cè)孔(37)、第二壓力監(jiān)測(cè)孔(35)和第三壓力監(jiān)測(cè)孔(36)線性對(duì)稱等距分布在巖心夾持器(10)上；監(jiān)測(cè)孔中安裝有壓力傳感器，傳感器通過數(shù)據(jù)線連接到壓力傳遞監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中；

所述三軸伺服控制系統(tǒng)包括高壓泵伺服控制裝置、環(huán)壓伺服控制裝置和軸壓伺服控制裝置，環(huán)壓伺服控制裝置和軸壓伺服控制裝置分別提供筒內(nèi)巖心(12)圍向和兩端壓力；

所述聲發(fā)射三維動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由信號(hào)采集器將多個(gè)聲發(fā)射探頭(33)所采集到的信息源通過數(shù)據(jù)線連接到聲發(fā)射監(jiān)測(cè)軟件中，形成一個(gè)完整的采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；所述縫內(nèi)水壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是將多個(gè)壓力傳感器安裝于壓力傳遞監(jiān)測(cè)孔上，采集裂縫縫內(nèi)水壓值，通過數(shù)據(jù)線接入縫內(nèi)水壓采集軟件中，實(shí)現(xiàn)對(duì)縫內(nèi)水壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述三軸加載脈沖水力壓裂裂縫擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的三軸伺服控制系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過電壓同步觸發(fā)機(jī)制由微機(jī)(18)進(jìn)行相互協(xié)同與控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述三軸加載脈沖水力壓裂裂縫擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述的聲發(fā)射定位監(jiān)測(cè)裝置(14)由第一對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(21)、第二對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(22)和第三對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(23)組成；每一對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔有兩個(gè)監(jiān)測(cè)孔，且對(duì)稱分布于巖心夾持器筒體(26)上；第三對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(23)位于巖心夾持器(10)長度方向的筒體(26)中點(diǎn)位置，且與壓力傳遞監(jiān)測(cè)裝置(11)處于同一平面，第一對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(21)和第二對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(22)對(duì)稱分布于第三對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(23)的左右兩側(cè)，且第一對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(21)和第二對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(22)分別與第三對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(23)呈垂直分布，這三對(duì)監(jiān)測(cè)孔呈空間垂直分布在巖心夾持器(10)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述三軸加載脈沖水力壓裂裂縫擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述第一對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(21)、第二對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(22)和第三對(duì)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔(23)中每個(gè)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔由第一密封墊(27)、分隔管(28)、波導(dǎo)桿(29)、壓帽(30)、第二密封墊(31)和緊固螺帽(32)組成；波導(dǎo)桿(29)兩端分別接觸巖心(12)與聲發(fā)射探頭(33)，用于信號(hào)傳輸；波導(dǎo)桿(29)穿過環(huán)壓空間(25)，由分隔管(28)隔絕保護(hù)，分隔管(28)由第一密封墊(27)和壓帽(30)固定，保證分隔管(28)與環(huán)壓空間(25)之間的密封性；由第二密封墊(31)、緊固螺帽(32)保證波導(dǎo)桿(29)與分隔管(28)之間的密封性，同時(shí)波導(dǎo)桿(29)被緊固螺帽(32)通過第二密封墊(31)壓緊貼合，與巖心(12)接觸良好；由波導(dǎo)桿(29)將信號(hào)傳至聲發(fā)射探頭(33)上，再通過信號(hào)采集器，連入聲發(fā)射三維動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述三軸加載脈沖水力壓裂裂縫擴(kuò)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置，其特征在于：所述聲發(fā)射探頭(33)放置于聲發(fā)射監(jiān)測(cè)孔緊固螺帽(32)內(nèi)，由探頭夾具(34)固定貼緊使其與波導(dǎo)桿(29)緊密貼合。