[發明專利]一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置與方法

有效

• 申請號: 202110631410.6
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113252467B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 石祥超;楊昕昊;陳帥;陳彥州
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;E21B44/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

1.一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，包括能源供應模塊（1）、實驗加載模塊（2）、液壓供應模塊（3）、參數控制模塊（4）和數據采集模塊（5）；所述能源供應模塊（1）、實驗加載模塊（2）和液壓供應模塊（3）通過管道互相連接；所述參數控制模塊（4）和數據采集模塊（5）通過電纜與實驗加載模塊（2）連接；所述實驗加載模塊（2）包括立柱支撐結構（10）、套筒升降結構（11）、套筒（12）、加載室（13）、支撐板升降機構（14）、支撐板（15）、底座（16）和鉆進結構（17）；所述立柱支撐結構（10）包含多根光滑立柱和螺紋立柱并對稱設于底座（16）上方兩側；所述套筒（12）連接套筒升降結構（11）；所述支撐板（15）連接支撐板升降機構（14）；所述套筒升降結構（11）和支撐板升降機構（14）通過螺紋與立柱支撐結構（10）兩側螺紋立柱連接；所述套筒升降結構（11）設于支撐板升降機構（14）上方；所述鉆進結構（17）包括鉆頭（18）、鉆桿（19）、傳動鏈（20）和伺服電機（21）；所述鉆頭（18）與鉆桿（19）通過螺紋連接配合；所述伺服電機（21）固定安裝在底座（16）的內壁面上；所述鉆桿（19）一端通過傳動鏈（20）與伺服電機（21）連接；所述鉆桿（19）另一端穿過支撐板升降結構（14）底部的通孔安裝在凹槽上。

2.如權利要求1所述的一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，所述能源供應模塊（1）包括三相異步電機（6）、油冷卻器（7）、壓差發訊器（8）和L型支撐架（9）；所述三相異步電機（6）設于L型支撐架（9）底板；所述油冷卻器（7）和壓差發訊器（8）設于L型支撐架（9）側壁；所述壓差發訊器（8）設于油冷卻器（7）上方；所述壓差發訊器（8）、油冷卻器（7）和三相異步電機（6）通過管道依次連接。

3.如權利要求1所述的一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，所述套筒（12）頂端中心設有孔隙壓力孔（22）；所述鉆桿（19）底端設有液柱壓力孔（23）。

4.如權利要求1所述的一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，所述加載室（13）內包含多個加熱電阻片（24）、立方體巖石試件（25）、第一X向加載板（26）、第二X向加載板（27）、第一Y向加載板（28）、第二Y向加載板（29）、各加載板尾部均布兩個受力桿和多個水平應力孔（30）。

5.如權利要求1所述的一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，所述加載室（13）頂部和底部均設有密封圈。

6.如權利要求5所述的一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，所述加載室（13）為圓形結構；所述加載室（13）中間留有安裝加熱電阻片（24）、放置立方體巖石試件（25）、第一X向加載板（26）、第二X向加載板（27）、第一Y向加載板（28）、第二Y向加載板（29）往復運動的方形空余空間；所述加熱電阻片（24）均勻分布在加載室（13）的周向內壁；所述加載室（13）的周向內壁四面上分別均勻布置有兩個水平應力孔（30）；所述第一X向加載板（26）、第二X向加載板（27）、第一Y向加載板（28）、第二Y向加載板（29）分別通過各面的水平應力孔（30）與加載室（13）連接。

7.如權利要求6所述的一種模擬深井鉆井真三軸條件的巖石鉆進實驗裝置，其特征在于，所述第一X向加載板（26）、第二X向加載板（27）、第一Y向加載板（28）、第二Y向加載板（29）分別朝向四個方向；所述兩兩相鄰加載板之間互相垂直，且兩垂直加載板的接觸部分處，為端面與正面的交錯接觸方式；所述第一X向加載板（26）、第二X向加載板（27）、第一Y向加載板（28）、第二Y向加載板（29）圍成一個中心具有空余空間的結構，所述空余空間用來放置立方體巖石試件（25）。