CN112730070A - 一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，包括移动剪切主体和固定剪切主体，固定剪切主体安装于移动剪切主体上，且固定剪切主体安装于移动剪切主体之间还安装限位凸台，固定剪切主体上端面对称安装两组滚排，且两组滚排之间通过定位连接杆连接，固定剪切主体上端面中部还安装X轴向加载器，本发明结构设计新颖，能够实现岩样真三轴应力模拟；注入液体模拟起裂造缝及渗流实验和样品剪切实验，实验效果好。
Description
技术领域
本发明涉及耦合模拟系统技术领域，具体为一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统。
背景技术
真三轴是用来进行真三轴试验的土工仪器；根据力学原理，任何物体都受到来自X、Y、Z三个方向的力，分别叫做大主应力、中主应力和小主应力，用符号σ1、σ2、σ3表示。在常规岩土环境中，岩土物体实际上处于平面应变状态，测试这些岩土环境中的力的力学性能，常按轴对称问题处理，即σ2=σ3。常规三轴试验就是使试样在轴对称的应力状态下进行试验。
国内生产不少三轴压裂模拟装置只能进行压裂模拟，还不能进行渗流模拟，而国内生产的不少剪切渗流装置均属于假三轴，所以该装置的研制成功将填补国内空白，具有很高的代表性和创新之处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统, 包括移动剪切主体和固定剪切主体，所述固定剪切主体安装于移动剪切主体上，且所述固定剪切主体安装于移动剪切主体之间还安装限位凸台，所述固定剪切主体上端面对称安装两组滚排，且两组所述滚排之间通过定位连接杆连接，所述固定剪切主体上端面中部还安装X轴向加载器。
优选的，本申请提供的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其中，所述移动剪切主体内部放置样品，所述样品上方设置多个声发射孔，所述样品下方安装推料板，所述推料板固定于底板上，所述底板固定于移动剪切主体下端面。
优选的，本申请提供的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其中，所述移动剪切主体外侧面还安装加载垫块，且所述加载垫块设置于限位凸台下方。
优选的，本申请提供的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其中，所述移动剪切主体上端部还安装固定压块，且所述固定压块设置于滚排外侧。
优选的，本申请提供的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其中，所述限位凸台上还均布若干加压接头。
优选的，本申请提供的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其中，还包括Y轴加载皮囊和Z轴加载皮囊，所述Y轴加载皮囊设置于定剪切主体内侧靠近样品处；所述Z轴加载皮囊设置于移动剪切主体与样品接触处。
优选的，本申请提供的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其中，所述底板与移动剪切主体之间还安装密封垫。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明结构设计新颖，能够实现岩样真三轴应力模拟；注入液体模拟起裂造缝及渗流实验和样品剪切实验，实验效果好。
（2）本发明针对200mm×200mm×200mm岩心裂缝起裂与扩展的模拟实验，同时还引入剪切和渗流实验模拟，可以进行各种压裂方式的模拟；能够开展煤层气及页岩储层渗透率模拟物理实验，探讨降压条件下煤储层或页岩储层渗透率变化规律，对比高低煤阶煤储层渗透率变化规律的差异性。
（3）本发明的设计有特殊胶套结构，使得装置可以针对煤岩或页岩岩心进行气液测渗透率测定，进行压前和压后渗流模拟和对比评价压后效果。
（4）本发明中，通过在页岩或煤岩试样上安装裂缝诱导孔，并向裂缝诱导孔内注入压裂流体，通过高压流体压裂试样，裂缝走向及扩展会与裂缝诱导孔的深度、位置、高压流体加载的区域、XYZ三轴力的大小有关，裂缝走向通过预埋声波探头来检测裂缝的走向，采用双向双液压缸式结构，配合剪切盒进行样品剪切实验。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明剖视图；
图中：1.滚排，2.固定压块，3. 定位连接杆，4.移动剪切主体，5.固定剪切主体，6.限位，7.加载垫块，8.加压接头，9.Y轴加载皮囊，10.渗流孔，11.样品，12.推料板，13.底板，14.X轴向加载，15.声发射，16，Z轴加载皮囊，17.密封垫。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、 “下”、 “内”、 “外”“前端”、 “后端”、 “两端”、 “一端”、 “另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、 “第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、 “连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统, 包括移动剪切主体4和固定剪切主体5，所述固定剪切主体5安装于移动剪切主体4上，且所述固定剪切主体5安装于移动剪切主体4之间还安装限位凸台6，所述固定剪切主体5上端面对称安装两组滚排1，且两组所述滚排1之间通过定位连接杆3连接，所述固定剪切主体5上端面中部还安装X轴向加载器14。
本发明中，移动剪切主体4内部放置样品11，所述样品11上方设置多个声发射孔15，所述样品11下方安装推料板12，所述推料板12固定于底板13上，所述底板13固定于移动剪切主体4下端面；移动剪切主体4外侧面还安装加载垫块7，且所述加载垫块7设置于限位凸台6下方，限位凸台6上还均布若干加压接头8；移动剪切主体4上端部还安装固定压块2，且所述固定压块2设置于滚排1外侧。
本发明还包括Y轴加载皮囊9和Z轴加载皮囊16，所述Y轴加载皮囊9设置于固定剪切主体5内侧靠近样品处；所述Z轴加载皮囊16设置于移动剪切主体与样品接触处。
此外，本发明中，底板13与移动剪切主体4之间还安装密封垫17。
本发明针对200mm×200mm×200mm岩心裂缝起裂与扩展的模拟实验，同时还引入剪切和渗流实验模拟，可以进行各种压裂方式的模拟；能够开展煤层气及页岩储层渗透率模拟物理实验，探讨降压条件下煤储层或页岩储层渗透率变化规律，对比高低煤阶煤储层渗透率变化规律的差异性；本发明的设计有特殊胶套结构，使得装置可以针对煤岩或页岩岩心进行气液测渗透率测定，进行压前和压后渗流模拟和对比评价压后效果；本发明中，通过在页岩或煤岩试样上安装裂缝诱导孔，并向裂缝诱导孔内注入压裂流体，通过高压流体压裂试样，裂缝走向及扩展会与裂缝诱导孔的深度、位置、高压流体加载的区域、XYZ三轴力的大小有关，裂缝走向通过预埋声波探头来检测裂缝的走向，采用双向双液压缸式结构，配合剪切盒进行样品剪切实验。
综上所述，本发明结构设计新颖，能够实现岩样真三轴应力模拟；注入液体模拟起裂造缝及渗流实验和样品剪切实验，实验效果好。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (7)
1.一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统, 包括移动剪切主体（4）和固定剪切主体（5），其特征在于：所述固定剪切主体（5）安装于移动剪切主体（4）上，且所述固定剪切主体（5）安装于移动剪切主体（4）之间还安装限位凸台（6），所述固定剪切主体（5）上端面对称安装两组滚排（1），且两组所述滚排（1）之间通过定位连接杆（3）连接，所述固定剪切主体（5）上端面中部还安装X轴向加载器（14）。
2.根据权利要求1所述的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其特征在于：所述移动剪切主体（4）内部放置样品（11），所述样品（11）上方设置多个声发射孔（15），所述样品（11）下方安装推料板（12），所述推料板（12）固定于底板（13）上，所述底板（13）固定于移动剪切主体（4）下端面。
3.根据权利要求1所述的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其特征在于：所述移动剪切主体（4）外侧面还安装加载垫块（7），且所述加载垫块（7）设置于限位凸台（6）下方。
4.根据权利要求1所述的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其特征在于：所述移动剪切主体（4）上端部还安装固定压块（2），且所述固定压块（2）设置于滚排（1）外侧。
5.根据权利要求1所述的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其特征在于：所述限位凸台（6）上还均布若干加压接头（8）。
6.根据权利要求1所述的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其特征在于：还包括Y轴加载皮囊（9）和Z轴加载皮囊（16），所述Y轴加载皮囊（9）设置于固定剪切主体（5）内侧靠近样品处；所述Z轴加载皮囊（16）设置于移动剪切主体与样品接触处。
7.根据权利要求1所述的一种真三轴水力致裂及剪切耦合模拟系统，其特征在于：所述底板（13）与移动剪切主体（4）之间还安装密封垫（17）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 226000 No.9 Donghai Avenue East, Hai'an Development Zone, Nantong City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Kedi scientific research instrument Co.,Ltd. Address before: 226000 No.9 Donghai Avenue East, Hai'an Development Zone, Nantong City, Jiangsu Province Applicant before: JIANGSU KEDI PETROLEUM INSTRUMENT Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210430 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |