【技术实现步骤摘要】
基于立式SHPB系统的高温高压单齿冲击破岩试验装置及方法
[0001]本专利技术涉及深部地层冲击破岩试验
,具体涉及一种基于立式SHPB系统的高温高压单齿冲击破岩试验装置及方法。
技术介绍
[0002]目前,我国油气资源勘探开发已向深层、超深层不断迈进,钻井工程面临更多复杂难钻地层,钻头寿命低、速度慢是制约油气资源高效勘探开发的主要技术瓶颈之一。其关键问题在于,深部复杂高温高压环境下岩石受冲击载荷作用后,其破坏行为十分复杂,这与岩石细观结构关系密切。研究岩石在动
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静载荷耦合作用下的单齿破岩机理,有利于指导钻头结构和钻井参数的优化。因此,提供一种基于立式SHPB系统的高温高压单齿冲击破岩试验装置及方法,准确探究动
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静载荷耦合作用下单齿破岩的力学行为与机理,可为科学设计钻头、优化布齿结构提供重要的理论依据。
[0003]“一种评价冲击荷载作用下钻头牙齿破岩效率的装置及方法”(CN202110992590.0),通过三轴加载系统模拟深部地层压力环境,并基于SHPB系统测试结果提供一种能够实时测得钻头和岩样之间的机械比能关系的钻头牙齿破岩效率评价方法,但该装置未考虑地层高温环境,而实际上在深层、超深层钻井过程中,地层本身高温已成为各类科学问题和工程问题中不可忽视的因素。“一种SHPB测试用高温加热系统”(ZL202110021254.1),通过空心发热体对试验岩样进行封闭加热,并配合SHPB系统研究温度与应变率效应对岩石动态力学性能的影响,但该装置无法考虑实际井下的压力环
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于立式SHPB系统的高温高压单齿冲击破岩试验装置,包括岩样夹持与加载系统(1)、立式SHPB系统(2)、观测系统(3)、控制线路群(4)和计算机控制与数据采集系统(5),其特征在于,岩样夹持与加载系统(1)包括第一保温套(101)、隔热外壳(102)、保温垫(103)、加热线圈(104)、岩样(105)、径向约束钢套(106)、轴压头(108)、隔热轴(109)、第二保温套(110)、轴压推杆(112)、拉杠(113)和底部固定架(114),所述岩样(105)和径向约束钢套(106)采用锥度设计并匹配结合,密封后裹覆加热线圈(104),岩样下端为轴压头(108),轴压头通过隔热轴(109)连接至轴压推杆(112),所述岩样通过第一保温套(101)、第二保温套(110)、隔热外壳(102)和保温垫(103)保持温度,所述岩样夹持与加载系统通过固定螺栓(111)、拉杠(113)和底部固定架(114)安置并固定于立式SHPB系统的底座;所述立式SHPB系统(2)包括输入杆(201)、单齿(202)、输出杆(203)、第一应变片(204)、第二应变片(205)、高压气体爆轰入射头(206)、超动态应变仪(207)、双踪波形存储器(208)、轴压泵(209)、外支撑杆(210)、内支撑杆(211)和底座(212),所述输入杆(201)上方有冲锤,下方连接单齿(202),单齿正对岩样(105),轴压推杆(112)连接输出杆(203),第一应变片(204)、第二应变片(205)分别安装于输入杆、输出杆上,再通过线路连接超动态应变仪(207)和双踪波形存储器(208),轴压推杆(112)连接轴压泵(209),所述高压气体爆轰入射头(206)控制冲锤,向输入杆施加冲击力,所述立式SHPB系统通过外支撑杆(210)、内支撑杆(211)固定并支撑在底座(212)上;所述观测系统(3)包括观支架(301)和位于支架上的DIC及显微观测仪(302);所述控制线路群(4)包括动态力学参数采集线路(401)、冲击控制线路(402)、加热控制线路(403)和图像采集线路...
【专利技术属性】
技术研发人员:李皋,张毅,陈一健,王柯达,宿腾跃,李明昊,王睿,
申请(专利权)人:西南石油大学,
类型:发明
国别省市:
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