支撑剂摩擦特性的测量方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种支撑剂摩擦特性的测量方法及装置，属于测量仪器技术领域。所述装置包括：底座、支撑剂存储器、拉力传感器、直线导轨、滑块、位移传感器、同步电机和控制组件；底座上固设有支撑剂存储器和直线导轨；直线导轨上安装有滑块和同步电机，同步电机与滑块相连；滑块的一端与页岩样本连接，且在连接位置处设置有拉力传感器；滑块的另一端与位移传感器连接；控制组件分别与同步电机、拉力传感器和位移传感器电性相连。本申请实施例中，同步电机驱动滑块移动，继而实现对页岩样本的平稳拖动，控制组件可调节同步电机驱动滑块运动的速度，并获取拉力传感器和位移传感器采集的数据，继而有效地测量出支撑剂摩擦特性。

Measuring method and device of friction characteristics of proppant

【技术实现步骤摘要】
支撑剂摩擦特性的测量方法及装置
本申请涉及测量仪器
，特别涉及一种支撑剂摩擦特性的测量方法及装置。
技术介绍
在石油工程中，体积压裂技术是一种大排量、低粘度、低砂比的施工方式。实施体积压裂时，在大排量滑溜水的作用下，后期泵入的支撑剂在砂堤上向前滚动，与页岩裂缝避免相互摩擦，最终砂堤上的支撑剂逐渐向前推进。支撑剂在裂缝中向远端过程中，如果支撑剂与页岩裂缝摩擦作用大，则支撑剂向前运动阻力越大，施工难度越大，导致大量支撑剂堆积在近井地带附近。因此，有必要针对页岩裂缝与支撑剂的摩擦特性开展研究，为体积压裂技术提供有力的实验依据。目前的支撑剂性能评价方法主要参考石油行业标准SY/T5108-2014《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》中的实验方法，尚无能有效评价页岩裂缝与支撑剂的摩擦特性的方法。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种支撑剂摩擦特性的测量方法及装置。所述技术方案如下：根据本申请的一个方面，提供了一种支撑剂摩擦特性的测量装置，所述装置包括：底座、支撑剂存储器、拉力传感器、直线导轨、滑块、位移传感器、同步电机和控制组件；所述底座上固设有所述支撑剂存储器和所述直线导轨；所述支撑剂存储器用于存放支撑剂样本；所述直线导轨上安装有所述滑块和所述同步电机，所述同步电机与所述滑块相连，用于驱动所述滑块在所述直线导轨上直线运动；所述滑块的一端与页岩样本连接，且在连接位置处设置有所述拉力传感器，所述拉力传感器用于测量所述页岩样本与所述支撑剂样本之间的摩擦力，所述页岩样本放置在所述支撑剂存储器中所述支撑剂样本上方；所述滑块的另一端与所述位移传感器连接，所述位移传感器用于测量所述页岩样本与所述支撑剂样本相互运动时的运动距离；所述控制组件分别与所述同步电机、所述拉力传感器和所述位移传感器电性相连，所述控制组件用于控制所述同步电机的开启与停止、调节所述同步电机驱动所述滑块进行直线运动的速度，并获取所述拉力传感器和所述位移传感器采集的数据。在一个可选实施例中，所述支撑剂样本平铺至所述支撑剂存储器内；所述页岩样本经过人工劈裂形成有裂缝表面，所述裂缝表面用于所述页岩样本与所述支撑剂样本相互运动时，模拟所述支撑剂样本在裂缝中的摩擦过程。在一个可选实施例中，工作状态下，所述页岩样本上放置有砝码，所述砝码用于确保不同重量的页岩样品放置在所述支撑剂样本上方时，支撑剂表面受到的压力一致。在一个可选实施例中，所述滑块的一端通过第一连接线与所述页岩样本连接，所述滑块的另一端通过第二连接线与所述位移传感器连接；其中，工作状态下，所述第一连接线和所述第二连接线均与所述底座平行。在一个可选实施例中，所述拉力传感器的类型为单臂电桥、双臂电桥或全臂电桥中的一种。在一个可选实施例中，所述直线导轨包括有两根平行滑轨，且所述滑轨与所述底座平行。根据本申请的另一方面，提供了一种提供了支撑剂摩擦特性的测量方法，所述方法用于上述方面所述的支撑剂摩擦特性的测量装置，所述方法包括：所述控制组件启动所述同步电机，所述滑块在所述同步电机带动下从静止变为匀速运动；所述控制组件获取所述拉力传感器和所述位移传感器采集的数据；所述控制组件根据所述数据，确定出所述页岩样本与所述支撑剂样本之间的摩擦特性。另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一条指令，所述至少一条指令用于被处理器执行以实现如上述方面所述的支撑剂摩擦特性的测量方法。本申请实施例中，提供了一种支撑剂摩擦特性的测量装置，特别适用于支撑剂性能测试领域。该装置主要通过同步电机驱动滑块移动，继而实现对页岩样本的平稳拖动；在滑块运动时，控制组件调节同步电机驱动滑块进行直线运动的速度，并获取拉力传感器和位移传感器采集的数据，继而可通过该装置有效地测量出支撑剂摩擦特性。附图说明图1是本申请一个示意性实施例提供的支撑剂摩擦特性的测量装置的结构示意图；图2是本申请另一个示意性实施例提供的支撑剂摩擦特性的测量装置的结构示意图；图3示出了页岩样本与支撑剂样本接触关系示意图；图4示出了本申请一个示例性实施例提供的支撑剂摩擦特性的测量方法的流程图；图5示出了本申请另一个示例性实施例提供的支撑剂摩擦特性的测量方法的流程图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。请参考图1，其示出了本申请一个示意性实施例提供的支撑剂摩擦特性的测量装置100的结构示意图。其中，装置100包括底座110、支撑剂存储器120、拉力传感器130、直线导轨140、滑块150、位移传感器160、同步电机170和控制组件180。本申请实施例中，装置100可用于测量支撑剂摩擦特性，所需要的测试样品为支撑剂样本121与页岩样本122。其中，页岩样本122取自岩心，根据地质勘查工作或工程的需要，使用环状岩心钻头及其它取心工具，从孔内取出的圆柱状岩石即为岩心，岩心是固体矿产的矿体或矿层中取出的含矿岩石或矿石，岩心是研究和了解地下地质和矿产情况的重要实物地质资料，；支撑剂样本121是指具有一定粒度和级配的天然砂或人造高强陶瓷颗粒，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流能力、低密度、低破碎率等特点。此外，为了更好地通过装置100进行支撑剂摩擦特性的测量，需要对页岩样本122进行压裂处理，使得页岩样本122的表面变得粗糙，即页岩样本122的表面存在裂缝，继而模拟出支撑剂样本121嵌入页岩样本裂缝的场景。需要说明的是，本申请实施例中，在使用装置100进行支撑剂摩擦特性的测量时，可以通过改变页岩样本122的表面粗糙度、支撑剂样本121的种类与规格来进行对比测试实验。在装置100所包括的组件中，底座110用于固定其他组件，为整个装置100提供一个稳定的框架结构，且底座110上固设有支撑剂存储器120和直线导轨140。支撑剂存储器120用于存放支撑剂样本121，为了更好地将支撑剂存储器120平稳设置在底座110上，支撑剂存储器120可以是矩形结构。可选的，支撑剂存储器120与底座110之间可以是固设形式，也可以是可拆卸形式。对于固设形式而言，支撑剂存储器120无法从底座110上取下，则需要实验人员操作整个装置100来实现对支撑剂存储器120所存放的支撑剂样本121的替换；对于可拆卸形式而言，支撑剂存储器120的底部与底座110的接触区域存在用于实现可拆卸的组件，如卡扣组件等等，当需要对支撑剂存储器120所存放的支撑剂样本121进行替换时，实验人员可直接将支撑剂存储器120从底座110的接触区域处拆卸下来。直线导轨140本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑剂摩擦特性的测量装置，其特征在于，所述装置包括：底座、支撑剂存储器、拉力传感器、直线导轨、滑块、位移传感器、同步电机和控制组件；/n所述底座上固设有所述支撑剂存储器和所述直线导轨；所述支撑剂存储器用于存放支撑剂样本；所述直线导轨上安装有所述滑块和所述同步电机，所述同步电机与所述滑块相连，用于驱动所述滑块在所述直线导轨上直线运动；/n所述滑块的一端与页岩样本连接，且在连接位置处设置有所述拉力传感器，所述拉力传感器用于测量所述页岩样本与所述支撑剂样本之间的摩擦力，所述页岩样本放置在所述支撑剂存储器中所述支撑剂样本上方；所述滑块的另一端与所述位移传感器连接，所述位移传感器用于测量所述页岩样本与所述支撑剂样本相互运动时的运动距离；/n所述控制组件分别与所述同步电机、所述拉力传感器和所述位移传感器电性相连，所述控制组件用于控制所述同步电机的开启与停止、调节所述同步电机驱动所述滑块进行直线运动的速度，并获取所述拉力传感器和所述位移传感器采集的数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种支撑剂摩擦特性的测量装置，其特征在于，所述装置包括：底座、支撑剂存储器、拉力传感器、直线导轨、滑块、位移传感器、同步电机和控制组件；
所述底座上固设有所述支撑剂存储器和所述直线导轨；所述支撑剂存储器用于存放支撑剂样本；所述直线导轨上安装有所述滑块和所述同步电机，所述同步电机与所述滑块相连，用于驱动所述滑块在所述直线导轨上直线运动；
所述滑块的一端与页岩样本连接，且在连接位置处设置有所述拉力传感器，所述拉力传感器用于测量所述页岩样本与所述支撑剂样本之间的摩擦力，所述页岩样本放置在所述支撑剂存储器中所述支撑剂样本上方；所述滑块的另一端与所述位移传感器连接，所述位移传感器用于测量所述页岩样本与所述支撑剂样本相互运动时的运动距离；
所述控制组件分别与所述同步电机、所述拉力传感器和所述位移传感器电性相连，所述控制组件用于控制所述同步电机的开启与停止、调节所述同步电机驱动所述滑块进行直线运动的速度，并获取所述拉力传感器和所述位移传感器采集的数据。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑剂样本平铺至所述支撑剂存储器内；
所述页岩样本经过人工劈裂形成有裂缝表面，所述裂缝表面用于所述页岩样本与所述支撑剂样本相互运动时，模拟所述支撑剂样本在裂缝中的摩擦过程。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，工作状态下，所述页岩样本上放置有砝码，所述砝码用于确保不同重量的页岩样品放置在所述支撑剂样本上方时，支撑剂表面受到的压力一致。


4.根据权利要求1至3任一所述的装置，其特征在于，所述滑块的一端通过第一连接线与所述页岩样本连接，所述滑块的另一端通过第二连接线与所述位移传感器连接；其中，工作状态下，所述第一连接线和所述第二连接线均与所述底座平行。


5.根据权利要求1至3任一所述的装置，其特征在于，所述拉力传感器的类型为单臂电桥、双臂电桥或全臂电桥中的一种。


6.根据权利要求1至3任一所述的装置，其特征在于，所述直线导轨包括有两根平行滑轨，且所述滑轨与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭欢，马辉运，彭钧亮，秦毅，高新平，王都，舒刚，王晓娇，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11