巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及的是巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，這種巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置包括透明密封容器、巖體試件、注水加壓裝置、裂縫擴展觀測系統(tǒng)、變形測定系統(tǒng)，巖體試件置于透明密封容器中，巖體試件與透明密封容器之間的環(huán)形腔為圍壓腔，巖體試件外壁上安裝有變形測定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器；圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔，注水加壓裝置通過管線連接至巖體試件中間部位，裂縫擴展觀測系統(tǒng)連接透明密封容器。本實用新型可連續(xù)對巖體施加高壓注水產(chǎn)生裂隙擴展進行動態(tài)監(jiān)測，得到巖體裂隙擴展的形變狀態(tài)，用于研究巖體水力壓裂過程巖體裂隙擴展情況。
【專利說明】巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實用新型涉及的是石油與天然氣工程、煤層氣開采工程等檢測【技術(shù)領(lǐng)域】中對含氣頁巖水力壓裂形變與孔裂隙擴展動態(tài)測定的實驗裝置，具體涉及的是巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]在油田天然氣、頁巖氣以及煤層氣開采等【技術(shù)領(lǐng)域】中，水力壓裂成為氣體開采的主要手段，由于開采含氣巖體的復(fù)雜特性，使得開采中還存在很多技術(shù)問題。目前對于含氣巖體壓裂機理與滲流特性的研究頗少，準(zhǔn)確地描述含氣巖體水力壓裂孔裂隙損傷演化對開采頁巖氣意義重大。本套測定裝置能夠?qū)r體水力壓裂過程裂縫擴展形態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測，掲示裂縫系統(tǒng)形成的變化規(guī)律。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本實用新型的目的是提供巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，這種巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置用于研究巖體水力壓裂過程巖體裂隙擴展問題。
[0007]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置包括透明密封容器、巖體試件、注水加壓裝置、裂縫擴展觀測系統(tǒng)、變形測定系統(tǒng)，巖體試件置于透明密封容器中，巖體試件與透明密封容器之間的環(huán)形腔為圍壓腔，巖體試件外壁上安裝有變形測定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器；圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔，注水加壓裝置通過管線連接至巖體試件中間部位，裂縫擴展觀測系統(tǒng)連接透明密封容器。
[0008]上述方案中圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置、第一中間容器、壓カ表通過管線連接構(gòu)成，第一增壓裝置為高壓泵，圍壓加載系統(tǒng)通過高壓泵向圍壓腔內(nèi)泵入液體使巖體受均勻外載模擬地層應(yīng)カ。
[0009]上述方案中注水加壓裝置由第二增壓裝置、第二中間容器、過濾器、壓カ測定儀通過管線連接構(gòu)成，第二增壓裝置為高壓泵，注水加壓裝置通過高壓泵將水注入巖體中，使其壓裂產(chǎn)生裂隙擴展，模擬巖體水力壓裂產(chǎn)生的裂隙擴展形態(tài)。
[0010]上述方案中變形測定系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器、A/D信號轉(zhuǎn)換裝置、信號監(jiān)測儀依次連接組成，主要用于測定巖體在受水力壓裂外載狀況下巖體的形變。
[0011]上述方案中裂縫擴展觀測系統(tǒng)由CXD攝像機、CT透視儀、三維移動觀測架、計算機構(gòu)成，CXD攝像機和CT透視儀通過三維移動觀測架安裝在透明密封容器外，CXD攝像機連接計算機，裂縫擴展觀測系統(tǒng)用于全方位的觀測巖體的裂隙擴展規(guī)律。
[0012]本實用新型具有以下有益效果:
[0013]1、本實用新型可連續(xù)對巖體施加高壓注水產(chǎn)生裂隙擴展進行動態(tài)監(jiān)測，得到巖體裂隙擴展的形變狀態(tài)，用于研究巖體水力壓裂過程巖體裂隙擴展情況。
[0014]2、本實用新型控壓范圍大，可實現(xiàn)80MPa控壓。。
[0015]3、本實用新型檢測精度高，系統(tǒng)抗噪聲能力強。
[0016]4、本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，適應(yīng)能力強，可實現(xiàn)長久持續(xù)測量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實用新型中應(yīng)變傳感器在巖體試件外壁上布置情況示意圖。
[0019]1.透明密封容器 2.巖體試件3.圍壓腔4.第一增壓裝置5.第一中間容器6.壓カ表7.C⑶攝像機 8.CT透視儀 9.三維移動觀測架10.計算機11.壓力測定儀12.過濾器13.第二中間容器14.第二增壓裝置15.應(yīng)變傳感器 16.A/D信號轉(zhuǎn)換裝置 17.信號監(jiān)測儀。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進ー步的說明:
[0021]如圖1所示，這種巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置包括透明密封容器1、巖體試件2、注水加壓裝置、裂縫擴展觀測系統(tǒng)、變形測定系統(tǒng)，巖體試件2置于透明密封容器I中，巖體試件2與透明密封容器I器壁之間的環(huán)形腔為圍壓腔3，巖體試件2外壁上安裝有變形測定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器15 ;圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔3，注水加壓裝置通過高壓管線連接至巖體試件2中間部位，裂縫擴展觀測系統(tǒng)連接透明密封容器1，裂縫擴展觀測系統(tǒng)可以沿透明密封容器I周向和軸向移動觀測，以便于直觀觀測到裂隙擴展形態(tài)。
[0022]圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置4、第一中間容器5、壓カ表6構(gòu)成，圍壓加載系統(tǒng)通過高壓管線與圍壓腔3連接，測試運行期間由圍壓加載系統(tǒng)通過向圍壓腔3內(nèi)注入液體對巖體試件2施加圍壓，確保橫向外載均勻，使巖體試件2始終處于均勻受載狀態(tài)。圍壓加載可連續(xù)恒定施加，亦可持續(xù)動態(tài)施加。測試過程可根據(jù)需要通過高壓泵控制橫向外載，保證提供環(huán)形腔體對巖體試件2施加均勻的外載。
[0023]注水加壓裝置由第二增壓裝置14、第二中間容器13、過濾器12、壓カ測定儀11組成，測試運行時由注水加壓裝置通過高壓管線向巖體試件2中間部位注液，通過高壓水壓裂巖體試件使裂隙擴展。
[0024]變形測定系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器15、A/D信號轉(zhuǎn)換裝置16、信號監(jiān)測儀17依次連接構(gòu)成，參閱圖2，應(yīng)變傳感器15設(shè)置8個，均勻分布在巖體試件2周圍，主要用于測定巖體試件2在受水力壓裂外載狀況下巖體的形變。測試運行期間由于圍壓加載系統(tǒng)及注水加壓裝置對巖體產(chǎn)生的壓カ導(dǎo)致巖體試件2不斷發(fā)生形變，形變信號由應(yīng)變傳感器15接受，并通過A/D信號轉(zhuǎn)換裝置16將形變模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，最終由信號監(jiān)測儀17描述。
[0025]裂縫擴展觀測系統(tǒng)由CXD攝像機7、CT透視儀8、三維移動觀測架9、計算機10構(gòu)成，CXD攝像機7和CT透視儀8通過三維移動觀測架9安裝在透明密封容器Iタト，CXD攝像機7連接計算機10，該系統(tǒng)可圍繞透明密封容器I通過三維移動觀測架9周向及軸向運動，測試運行時通過CT透視儀8對巖體試件2裂隙擴展進行掃描，并由CXD攝像機7成像并發(fā)送至計算機10中，計算機10中安裝有圖像分析系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.ー種巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，其特征在于:這種巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置包括透明密封容器(I)、巖體試件(2)、注水加壓裝置、裂縫擴展觀測系統(tǒng)、變形測定系統(tǒng)，巖體試件(2)置于透明密封容器(I)中，巖體試件(2)與透明密封容器(I)之間的環(huán)形腔為圍壓腔(3 )，巖體試件(2 )外壁上安裝有變形測定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器(15);圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔(3)，注水加壓裝置通過管線連接至巖體試件(2)中間部位，裂縫擴展觀測系統(tǒng)連接透明密封容器(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，其特征在于:所述的圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置(4)、第一中間容器(5)、壓カ表(6)通過管線連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，其特征在于:所述的注水加壓裝置由第二增壓裝置(14)、第二中間容器(13)、過濾器(12)、壓カ測定儀(11)通過管線連接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，其特征在于:所述的變形測定系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器(15)、A/D信號轉(zhuǎn)換裝置(16)、信號監(jiān)測儀(17)依次連接組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴展動態(tài)測定裝置，其特征在于:所述的裂縫擴展觀測系統(tǒng)由CXD攝像機(7)、CT透視儀(8)、三維移動觀測架(9)、計算機(10)構(gòu)成，CXD攝像機(7)和CT透視儀(8)通過三維移動觀測架(9)安裝在透明密封容器(I)外，CXD攝像機(7 )連接計算機(10 )。
【文檔編號】G01N3/12GK203396653SQ201320548871
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】艾池, 李玉偉, 王婷婷, 石瑞祥, 李騰, 袁偉偉 申請人:東北石油大學(xué)