测试岩石用的声学响应试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了测试岩石用的声学响应试验装置，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头；轴向推力机构；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构；声学机构。弥补现有岩石介质声波测量装置无法测量变温过程掩饰的声学信息的不足，创新研发一种重要的测试岩石变温状态的声学响应实验装置，测试和评价岩石温度对声波信号的影响，进而研究温度对岩石力学特性的影响。

Acoustic response test device for rock testing

The invention discloses an acoustic response test device for testing rocks, including: a pressure kettle, the pressure kettle includes a pressure chamber and a test chamber, the test chamber includes a rigid barrel located in the pressure chamber and an elastic barrel located in the rigid barrel and capable of deforming along the radial direction; a diversion plug; an axial thrust mechanism; The displacement control mechanism can move radially relative to the rigid barrel, one end of the displacement control mechanism is located in the pressure chamber, the other end of the displacement control mechanism is arranged on the elastic barrel, the temperature control mechanism and the acoustic mechanism. To compensate for the inadequacy of acoustic information that can not be measured by existing acoustic wave measuring devices in rock media, an important acoustic response experimental device for testing rock temperature changing state is innovatively developed to test and evaluate the effect of rock temperature on acoustic signal, and then to study the influence of temperature on rock mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
测试岩石用的声学响应试验装置
本专利技术涉及岩石力学实验领域，尤其涉及一种测试岩石用的声学响应试验装置。
技术介绍
随着油气开发的深入，钻井深度已接近万米，深层岩石的温度环境发生显著增加，在高温井钻井过程中深层井壁岩石温度甚至可达350℃以上，岩石温度的变化导致岩石的结构和力学特性会发生变化，因此了解温度变化对岩石力学特性和损伤破环机理的影响规律，判别井壁强度，特别是高温状态下井壁稳定性对安全钻井工程具有重要的现实意义。岩石介质测试技术是通过测定超声波穿透岩石后声波信号的声学参数变化，间接了解岩石的物理力学特性与结构特征，与静力学方法相比，声波测试技术简便。早在20世纪80年代，岩石介质声学测试装置已经较为成熟，但是受到装置的限制，始终没有将岩石声波测试同力学测试同步，没有能够满足岩石高压温变状态的声学响应试验装置。具体原因如下：1、对于浅部低温地层，采用传统的机械测试方式能够满足岩石的物性参数的测定，且方法成熟，数据获取直接，声学响应测试的发展受到限制，声学测试不需要进行钻井采芯，极大的节约成本和时间；2、随着高温高压井的开发，高温度、高压力共同作用对岩石物性参数的影响加剧，单一的温度或围压环境模拟已经不能精确模拟所需环境；3、将温度、围压以及声学测试很难集成一套完整的测试系统。因此，研制一套能够满足高压温变监测的声学响应试验装置具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种测试岩石用的声学响应试验装置，能够满足高压温变监测。本专利技术的具体技术方案是：一种测试岩石用的声学响应试验装置，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头，所述导流堵头设置在所述弹性桶内以供岩石容置，所述导流堵头上设置有与弹性桶连通的导流管；轴向推力机构，所述轴向推力机构相对所述导流堵头位于岩石的另一侧，所述轴向推力机构能相对所述压力釜运动，所述轴向推力机构位于压力釜内的一端设置有能与所述压力腔和所述测试腔接合的导流机构，所述导流机构包括能在其与所述压力腔和所述测试腔接合时将所述压力腔和所述弹性桶之间连通的渗流通道；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构包括与所述压力腔连通的流体源以及设置在所述导流管处的温度传感器；声学机构，所述声学机构包括设置在所述导流堵头背离所述岩石一侧的声波发射装置和设置在所述导流机构背离所述岩石一侧的声波接收装置，或，设置在所述导流堵头背离所述岩石一侧的声波接收装置和设置在所述导流机构背离所述岩石一侧的声波发射装置。优选地，所述压力釜包括上盖，所述轴向推力机构包括轴向加载装置、能与所述轴向加载装置传动连接并穿设在所述上盖上的推力杆，所述推力杆位于所述压力釜内的一端固定设置有与所述上盖密封的密封盖板，所述导流机构包括能与所述弹性桶配合并具有渗流通道的渗流堵头、设置在所述渗流堵头上的渗流接口，所述渗流接口的导流槽与所述渗流堵头的渗流通道连通，所述渗流通道与弹性桶内腔连通，所述导流槽与压力腔连通。优选地，所述渗流堵头在其背离岩石的一侧设置有保护罩，所述保护罩罩设在所述声波发射装置或声波接收装置外。优选地，所述压力腔具有底壁，所述底壁上设置有与所述压力腔连通的导液塞，所述导流管穿设在所述底壁上。优选地，所述温度控制机构能根据所述温度传感器得到的数据对所述流体源进行控制。优选地，所述导流堵头与所述底壁之间具有密封腔室，所述声波发射装置或声波接收装置设置在所述密封腔室内。优选地，所述渗流接口在其朝向岩石的一侧设置有多个沿圆周方向排布的导流槽，各个所述导流槽与渗流通道连通。优选地，所述声波接收装置和所述发射装置包括周期性声学探头，所述声波接收装置和所述发射装置包括横波声学探头和纵波声学探头。优选地，包括倾角控制装置，所述倾角控制装置能使所述压力釜转动，以使所述压力釜相对水平面呈夹角。优选地，包括控制单元，所述控制单元用于对轴向推力机构、位移控制机构、温度控制机构、声学机构进行控制。本专利技术的优点：弥补现有岩石介质声波测量装置无法测量变温过程掩饰的声学信息的不足，创新研发一种重要的测试岩石变温状态的声学响应实验装置，测试和评价岩石温度对声波信号的影响，进而研究温度对岩石力学特性的影响，为油气深井、超深井和高温井的井壁稳定预测提供指导依据。该技术可监测岩石单轴加载试验、岩石三轴力学试验、岩石蠕变力学试验，岩石温变应力加载试验等试验中的声学响应信息。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图1为根据本专利技术实施例的测试岩石用的声学响应试验装置的结构示意图。图2为上盖的俯视图；图3为图2的截面示意图；图4为压力釜的俯视图；图5为图4的剖视图；图6为声波测试装置示意图。图7为岩石受力测试示意图。以上附图的附图标记：1-压力釜；2-轴向推力机构；3-声波发射装置；4-声波接收装置；5-倾角控制机构；51-法兰连接座；52-控制台底座；53-支撑杆；54-液压驱动装置；55-丝杠；56-液压控制箱；6-温度控制机构；7-控制单元；201-轴向加载装置；202-密封装置；203-上盖；204-渗流堵头；205-密封盖板；206-渗流接口；207-发射探头；208-接口；209-保护罩；210-压紧垫片和螺栓；211-密封销钉；212-渗流通道；101-压力腔；102-测试腔；103-位移控制机构；104-导流堵头；105-导流管；106-接收探头；107-导液塞；108-刚性桶；109-弹性桶。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。参照图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本申请实施例中的测试岩石用的声学响应试验装置包括：压力釜1，所述压力釜1包括压力腔101以及测试腔102，所述测试腔102包括位于所述压力腔101内的刚性桶108以及位于所述刚性桶108内并能沿径向发生形变的弹性桶109；导流堵头104，所述导流堵头104设置在所述弹性桶109内以供岩石容置，所述导流堵头104上设置有与弹性桶109连通的导流管105；轴向推力机构2，所述轴向推力机构2相对所述导流堵头104位于岩石的另一侧，所述轴向推力机构2能相对所述压力釜1运动，所述轴向推力机构2位于压力釜1内的一端设置有能与所述压力腔101和所述测试腔102接合的导流机构，所述导流机构包括能在所述渗流堵头204与所述压力腔101和所述测试腔102接合时将所述压力腔101和所述弹性桶109之间连通的渗流通道212；位移控制机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测试岩石用的声学响应试验装置，其特征在于，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头，所述导流堵头设置在所述弹性桶内以供岩石容置，所述导流堵头上设置有与弹性桶连通的导流管；轴向推力机构，所述轴向推力机构相对所述导流堵头位于岩石的另一侧，所述轴向推力机构能相对所述压力釜运动，所述轴向推力机构位于压力釜内的一端设置有能分别与所述压力腔和所述测试腔接合的导流机构，所述导流机构包括能在其与所述压力腔和所述测试腔接合时将所述压力腔和所述弹性桶之间连通的渗流通道；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构包括与所述压力腔连通的流体源以及设置在所述导流管处的温度传感器；声学机构，所述声学机构包括设置在所述导流堵头背离所述岩石一侧的声波发射装置和设置在所述导流机构背离所述岩石一侧的声波接收装置，或，设置在所述导流堵头背离所述岩石一侧的声波接收装置和设置在所述导流机构背离所述岩石一侧的声波发射装置。...

【技术特征摘要】
1.一种测试岩石用的声学响应试验装置，其特征在于，包括：压力釜，所述压力釜包括压力腔以及测试腔，所述测试腔包括位于所述压力腔内的刚性桶以及位于所述刚性桶内并能沿径向发生形变的弹性桶；导流堵头，所述导流堵头设置在所述弹性桶内以供岩石容置，所述导流堵头上设置有与弹性桶连通的导流管；轴向推力机构，所述轴向推力机构相对所述导流堵头位于岩石的另一侧，所述轴向推力机构能相对所述压力釜运动，所述轴向推力机构位于压力釜内的一端设置有能分别与所述压力腔和所述测试腔接合的导流机构，所述导流机构包括能在其与所述压力腔和所述测试腔接合时将所述压力腔和所述弹性桶之间连通的渗流通道；位移控制机构，所述位移控制机构能相对所述刚性桶沿径向移动，所述位移控制机构的一端位于所述压力腔内，所述位移控制机构的另一端设置在所述弹性桶上；温度控制机构，所述温度控制机构包括与所述压力腔连通的流体源以及设置在所述导流管处的温度传感器；声学机构，所述声学机构包括设置在所述导流堵头背离所述岩石一侧的声波发射装置和设置在所述导流机构背离所述岩石一侧的声波接收装置，或，设置在所述导流堵头背离所述岩石一侧的声波接收装置和设置在所述导流机构背离所述岩石一侧的声波发射装置。2.根据权利要求1所述的测试岩石用的声学响应试验装置，其特征在于，所述压力釜包括上盖，所述轴向推力机构包括轴向加载装置、能与所述轴向加载装置传动连接并穿设在所述上盖上的推力杆，所述推力杆位于所述压力釜内的一端固定设置有与所述上盖密封的密封盖板，所述导流机构包括能与所述弹性桶配合并具有渗流通道的渗流堵头、设置在所述渗流堵头上的渗流接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨进，宋宇，李磊，胡志强，侯泽宁，陈孝亮，王俊翔，杨育铭，张灿，张天伟，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11