含弱界面低强度岩石试样制备装置及其制备试样方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及的是含弱界面低强度岩石试样制备装置及其制备试样方法，其中的含弱界面低强度岩石试样制备装置由金刚石线锯机、工作台、打磨机设置在底座上构成，工作台上设置切削台和夹持转盘，金刚石线锯机通过其两侧的钢支架横跨于底座上；金刚石线锯机的金刚石锯丝绕在两个动力轮外，冷却气喷嘴设置在金刚石锯丝的下方；切削台包括切削座、切削架、夹持手柄、定位卡槽、周向旋转装置、旋转手轮，切削座与切削架通过垂向调节装置固定连接，切削架具有两个相对应的支撑体，两个支撑体的上端均形成定位卡槽，其中一个支撑体的上端还设置周向旋转装置，周向旋转装置连接一个圆形模块，另一个支撑体的上端还设置夹持装置，夹持装置连接另一个圆形模块。本发明专利技术切削过程对岩样的损坏小，切割精度较高，切割面较平整。

【技术实现步骤摘要】
含弱界面低强度岩石试样制备装置及其制备试样方法
本专利技术涉及岩石力学工程、石油工程、采矿工程等领域中的岩石力学试样制备工具，具体涉及含弱界面低强度岩石试样制备装置及其制备试样方法。
技术介绍
目前非常规油气资源的开发已引起全世界的关注，力学参数测试是研究非常规储层岩石力学特性的一种重要方法，在岩石物理力学测试中所用岩样大多为圆柱形，如单轴、三轴抗压强度测试要求岩样尺寸为φ25mm*50mm、φ50mm*100mm，巴西劈裂实验要求岩样尺寸为φ50mm*25mm。目前节理煤岩、泥岩、油页岩等含弱界面低强度非常规储层岩石的柱形岩样制备十分困难，这些岩石大都发育较为明显的微裂隙和层理结构，整体强度较低。常规取样方法，钻头与岩样接触面较大，钻机的震动由钻头传递到岩样，经常发生岩样沿弱面断裂的问题。即使取样成功，由于该类岩石的强度较低，取出的岩样表面大多有多处破损，并且在岩样打磨端面过程中，锯片的震动也会造成岩样的断裂或端面的破损。常规取样中，水冷却是主要的钻头冷却方法，此类含弱界面低强度岩石，遇水后会发生性质上的改变，如强度降低，水化膨胀及在弱界面处剥离破坏等。申请号为201210101103.8的中国专利技术专利，公开了一种泥岩冷却气取岩样的装置及方法，该方法是为了解决泥页岩取样困难和取样过程中泥岩遇水强度变低的问题，采用了冷却气冷却取样钻头的方法，其钻取过程不连贯，起下钻频繁，重新下钻过程对于岩样会产生瞬间的应力差，很容易造成岩样扭断。由此，本领域需要一种含弱面低强度岩石试样的取样装置及取样方法，以克服现有取样技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供含弱界面低强度岩石试样制备装置，这种含弱界面低强度岩石试样制备装置用于解决含弱界面低强度岩石试样制备困难，破损率高的问题，本专利技术的另外一个目的是提供这种含弱界面低强度岩石试样制备装置的制备试样方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种含弱界面低强度岩石试样制备装置由金刚石线锯机、工作台、打磨机设置在底座上构成，工作台上设置切削台和夹持转盘，金刚石线锯机通过其两侧的钢支架横跨于底座上，底座上沿长度方向安装有平移滑轨，平移滑轨从金刚石线锯机下方穿过，工作台可在平移滑轨上水平移动，工作台可将切削台或夹持转盘分别移动到金刚石线锯机的金刚石锯丝下方，工作台还可将切削台移动到打磨机的打磨筒下方；金刚石线锯机包括钢支架、线锯电动机、金刚石锯丝、两个动力轮，两个动力轮设置在机箱的两侧，钢支架与机箱通过高度调节装置固定连接，线锯电动机由皮带连接其中一个动力轮，金刚石锯丝绕在两个动力轮外，冷却气喷嘴设置在金刚石锯丝的下方；切削台包括切削座、切削架、夹持手柄、定位卡槽、周向旋转装置、旋转手轮，切削座与切削架通过垂向调节装置固定连接，切削架具有两个相对应的支撑体，两个支撑体的上端均设置定位卡槽，其中一个支撑体的上端还设置周向旋转装置，周向旋转装置连接一个圆形模块，另一个支撑体的上端还设置夹持装置，夹持装置连接另一个圆形模块，两个圆形模块相对设置；夹持转盘具有顶紧机构，顶紧机构具有两个对应设置的矩形顶紧板。上述方案中打磨机包括打磨筒、打磨电动机、钢架，打磨筒安装在钢架上，打磨筒与打磨电动机由皮带连接；打磨筒由普通钢筒加工而成，外侧反向粘有细砂纸，打磨电动机带动打磨筒旋转，完成对岩样表面的打磨。上述方案中每个动力轮的内侧均设置有两个导向轮，两个导向轮一上一下错开设置，金刚石锯丝从两个导向轮之间通过，通过调节动力轮内侧的两个导向轮，可控制金刚石锯丝的水平度和松紧度。上述方案中高度调节装置包括蜗轮、带有齿的支撑杆、升降手轮，蜗轮位于钢支架内，支撑杆位于机箱内，蜗轮与支撑杆相咬合，蜗轮还连接升降手轮；钢支架和机箱上分别设置有固定螺孔，升降手轮设置在钢支架外。上述方案中冷却气喷嘴由导管连接到小型气泵，切削时启动气泵，打开喷嘴即可对金刚石锯丝进行冷却。上述方案中切削座安装在工作台的水平调节滑轨上，切削座有水平调节手轮，转动水平调节手轮，可微调其水平位置，通过垂向调节装置可微调切削架的垂向高度。上述方案中工作台设置有推进手轮，垂向调节装置有垂向调节手轮，所述的水平调节手轮、推进手轮、垂向调节手轮都设置有固定扳手，固定扳手松开时可以转动手轮调节位置，拧紧后可锁死手轮，保证台面不再产生移动；工作台由推进手轮控制水平移动。上述方案中顶紧机构包括两个顶紧座、两个顶紧扳手、两个矩形顶紧板，两个顶紧座均固定在夹持转盘上，螺栓穿过相应的顶紧座，螺栓的一端连接相应的顶紧扳手，螺栓的另一端固定相应的矩形顶紧板，拧紧顶紧扳手，小块岩石可被顶紧座固定，夹持转盘有转盘手柄，转盘手柄控制夹持转盘的转动角度。上述方案中周向旋转装置采用蜗杆蜗轮结构，蜗轮连接圆形模块，蜗杆连接旋转手轮，转动旋转手轮可稳定的控制待切岩样的周向转动，完成切削，转动圈数比为16:1。上述含弱界面低强度岩石试样制备装置制备试样的方法：一、长方体岩块切割a、将岩石用切割机切割成边长小于20cm的小块岩石，放置在工作台的夹持转盘上，拧紧顶紧座顶紧扳手，将小块岩石固定夹紧。b、取下线锯机钢架固定螺孔中的螺栓，转动线锯机升降手轮，将线锯机升至最高，转动工作台推进手轮，将夹持转盘移动到金刚石线锯机的正下方，根据实验所需岩样角度，转动夹持转盘手柄，将转盘旋转到预定角度。c、启动线锯电动机，打开冷却气喷嘴，转动线锯机升降手轮控制金刚石线锯机下降，将岩块切割成一定规格的长方体岩样。d、将长方体岩样固定在夹持转盘上，对两端面进行切割，要求两端面平行度不超过0.1mm，切割完成后，升高金刚石线锯机高度，反转工作台推进手轮，退出工作台并取下长方体岩样，将表面岩屑清理干净，将其作为下步待切岩样；二、柱形岩样切削a、按实验要求，安装好相应尺寸的圆形模块和定位卡槽，转动切削台上端的夹持手柄，用圆形模块将待切岩样两端固定，保证无晃动，转动工作台推进手轮，将切削台移动到金刚石线锯机正下方，拧紧工作台固定扳手，使其不再水平移动。b、转动线锯机升降手轮，下降金刚石线锯机直到金刚石锯丝与定位卡槽距离小于5cm，拧紧固定螺栓固定线锯机高度，转动切削台水平调节手轮和垂向调节手轮，使金刚石锯丝穿过定位卡槽与待切岩样接触，拧紧切削台水平固定扳手。c、启动线锯电动机，打开冷却气喷嘴，转动切削台垂向调节手轮，开始对待切岩样进行垂向切割，到金刚石锯丝与圆形模块接触，拧紧切削台水平垂向固定扳手。d、匀速缓慢转动周向旋转手轮，开始对待切岩样进行周向切削，完成360°周向切削后，关闭金刚石线锯机，松开切削台垂向固定扳手和工作台固定扳手，降低切削台高度，拆除定位卡槽，不取下柱形岩样。三、柱形岩样打磨a、转动工作台推进手轮，将切削台移动到打磨筒正下方，拧紧工作台固定扳手，保证其不再水平移动。b、启动打磨电动机，转动切削台垂向调节手轮，升高切削台高度直到打磨筒与柱形岩样侧面接触，拧紧切削台垂向固定扳手。c、转动周向旋转手轮，使柱形岩样沿着圆形模块进行周向打磨，打磨完成后，关闭打磨电动机，松开切削台垂向固定扳手和工作台固定扳手，降下切削台并退出工作台，取下制备好的柱形岩样，清洁表面岩屑，以待实验。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术中使用金刚石线锯对岩石和岩样进行切削，和常规钻取方式相比，不会产生偏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：这种含弱界面低强度岩石试样制备装置由金刚石线锯机（1）、工作台（2）、打磨机（3）设置在底座（4）上构成，工作台（2）上设置切削台（15）和夹持转盘（16），金刚石线锯机（1）通过其两侧的钢支架（7）横跨于底座（4）上，底座（4）上沿长度方向安装有平移滑轨（6），平移滑轨（6）从金刚石线锯机（1）下方穿过，工作台（2）可在平移滑轨（6）上水平移动，工作台（2）可将切削台（15）或夹持转盘（16）分别移动到金刚石线锯机的金刚石锯丝（14）下方，工作台（2）还可将切削台（15）移动到打磨机的打磨筒（32）下方；金刚石线锯机（1）包括钢支架（7）、线锯电动机（10）、金刚石锯丝（14）、两个动力轮（12），两个动力轮（12）设置在机箱的两侧，钢支架（7）与机箱通过高度调节装置固定连接，线锯电动机（10）由皮带连接其中一个动力轮（12），金刚石锯丝（14）绕在两个动力轮（12）外，冷却气喷嘴（13）设置在金刚石锯丝（14）的下方；切削台（15）包括切削座、切削架（35）、夹持手柄（25）、定位卡槽（24）、周向旋转装置、旋转手轮（26），切削座与切削架（35）通过垂向调节装置固定连接，切削架（35）具有两个相对应的支撑体，两个支撑体的上端均设置定位卡槽（24），其中一个支撑体的上端还设置周向旋转装置，周向旋转装置连接一个圆形模块（23），另一个支撑体的上端还设置夹持装置，夹持装置连接另一个圆形模块（23），两个圆形模块（23）相对设置；夹持转盘（16）具有顶紧机构，顶紧机构具有两个对应设置的矩形顶紧板（28）。...

【技术特征摘要】
1.一种含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：这种含弱界面低强度岩石试样制备装置由金刚石线锯机（1）、工作台（2）、打磨机（3）设置在底座（4）上构成，工作台（2）上设置切削台（15）和夹持转盘（16），金刚石线锯机（1）通过其两侧的钢支架（7）横跨于底座（4）上，底座（4）上沿长度方向安装有平移滑轨（6），平移滑轨（6）从金刚石线锯机（1）下方穿过，工作台（2）可在平移滑轨（6）上水平移动，工作台（2）可将切削台（15）或夹持转盘（16）分别移动到金刚石线锯机的金刚石锯丝（14）下方，工作台（2）还可将切削台（15）移动到打磨机的打磨筒（32）下方；金刚石线锯机（1）包括钢支架（7）、线锯电动机（10）、金刚石锯丝（14）、两个动力轮（12），两个动力轮（12）设置在机箱的两侧，钢支架（7）与机箱通过高度调节装置固定连接，线锯电动机（10）由皮带连接其中一个动力轮（12），金刚石锯丝（14）绕在两个动力轮（12）外，冷却气喷嘴（13）设置在金刚石锯丝（14）的下方；切削台（15）包括切削座、切削架（35）、夹持手柄（25）、定位卡槽（24）、周向旋转装置、旋转手轮（26），切削座与切削架（35）通过垂向调节装置固定连接，切削架（35）具有两个相对应的支撑体，两个支撑体的上端均设置定位卡槽（24），其中一个支撑体的上端还设置周向旋转装置，周向旋转装置连接一个圆形模块（23），另一个支撑体的上端还设置夹持装置，夹持装置连接另一个圆形模块（23），两个圆形模块（23）相对设置；夹持转盘（16）具有顶紧机构，顶紧机构具有两个对应设置的矩形顶紧板（28）。2.根据权利要求1所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的周向旋转装置采用蜗杆蜗轮结构，蜗轮（19）连接圆形模块（23），蜗杆（22）连接旋转手轮（26），转动旋转手轮（26）可稳定的控制待切岩样的周向转动，完成切削，转动圈数比为16:1。3.根据权利要求2所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的打磨机（3）包括打磨筒（32）、打磨电动机（34）、钢架（33），打磨筒（32）安装在钢架（33）上，打磨筒（32）与打磨电动机（34）由皮带连接；打磨筒（32）由普通钢筒加工而成，外侧反向粘有细砂纸。4.根据权利要求3所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的高度调节装置包括蜗轮、带有齿的支撑杆、升降手轮（8），蜗轮位于钢支架（7）内，支撑杆位于机箱内，蜗轮与支撑杆相咬合，蜗轮还连接升降手轮（8）；钢支架（7）和机箱上分别设置有固定螺孔（9），升降手轮（8）设置在钢支架（7）外。5.根据权利要求4所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的每个动力轮（12）的内侧均设置有两个导向轮（11），两个导向轮（11）一上一下错开设置，金刚石锯丝（14）从两个导向轮（11）之间通过。6.根据权利要求5所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的冷却气喷嘴（13）由导管连接到小型气泵。7.根据权利要求6所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的切削座安装在工作台的水平调节滑轨（17）上，切削座有水平调节手轮（18）。8.根据权利要求7所述的含弱界面低强度岩石试样制备装置，其特征在于：所述的工作台（2）设置有推进手轮（27），...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉伟，张军，艾池，冯福平，高长龙，曾佳，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23