一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法，测试装置包括：壳体，其内部具有用于放置岩石试样的围压腔；加热装置，用于加热围压腔内的岩石试样；流体注入装置，用于向岩石试样内注入流体，以对岩石试样施加孔隙压力；加载轴，伸入围压腔内，加载轴通过向岩石试样施加压力使岩石试样断裂。本发明专利技术通过设置围压腔、加热装置和流体注入装置，实现在模拟实际地层压力、实际地层温度和实际地层孔隙压力的情况下测量岩石的断裂韧性，从而使测得的断裂韧性更准确，更接近实际情况，能满足实际工程设计的需要。程设计的需要。程设计的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，尤其是一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法。

技术介绍

[0002]岩石断裂韧性是石油工程、岩土工程中重要的工程设计参数。相对于抗拉强度和抗压强度，岩石断裂韧性的大小直接表征岩石破裂时裂纹扩展路径。
[0003]虽然目前存在室内测量岩石断裂韧性的试验装置，但由于无法模拟真实地层环境，测得的岩石断裂韧性不能满足实际工程设计的需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法，以解决现有技术无法真实测量岩石断裂韧性的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提出一种岩石断裂韧性测试装置，包括：壳体，其内部具有用于放置岩石试样的围压腔；加热装置，用于加热所述围压腔内的岩石试样；流体注入装置，用于向所述岩石试样内注入流体，以对所述岩石试样施加孔隙压力；加载轴，伸入所述围压腔内，所述加载轴通过向所述岩石试样施加压力使所述岩石试样断裂。
[0006]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述流体注入装置包括：至少一压板，设于所述围压腔内，用于固定在所述岩石试样的外壁上，所述压板上设有注入孔；注入管线，与所述压板连接且与所述注入孔连通；注入泵，与所述注入管线连接。
[0007]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述岩石试样包括两个相对的侧面，两个所述侧面上分别固定一个所述压板，每个所述压板连接一所述注入管线。
[0008]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述压板的侧面上固定有多孔垫片，并通过所述多孔垫片与所述岩石试样的外壁接触，所述多孔垫片将所述压板上的注入孔与所述岩石试样内的孔隙连通。
[0009]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述加载轴的朝向所述岩石试样的一端连接压头，所述加载轴和所述压头之间设有耐高温压力传感器。
[0010]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述围压腔内还设有用于连接所述岩石试样的耐高温应变片，所述耐高温应变片连接数据线，所述数据线穿过所述壳体并伸出所述壳体外，以连接控制系统。
[0011]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述围压腔内设有支撑架，所述壳体通过所述支撑架支撑所述岩石试样，所述支撑架和所述岩石试样线接触。
[0012]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述围压腔内设有用于监测温度的热电偶。
[0013]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述壳体内还设有轴压腔，所述轴压腔和所述围压腔互不连通，所述加载轴穿过所述轴压腔，所述加载轴的外壁上固定有气密环，并通过所述气密环与所述轴压腔的侧壁滑动接触，所述轴压腔通过设于所述壳体上的连通
通道与外界大气连通。
[0014]如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述壳体包括由下至上依次连接的围压座、围压筒、轴压筒和盖板，所述围压座、所述围压筒和所述轴压筒共同围成所述围压腔，所述轴压筒和所述盖板共同围成所述轴压腔，所述加载轴穿过所述盖板和所述轴压筒。
[0015]本专利技术还提供一种岩石断裂韧性测试方法，采用如上所述的岩石断裂韧性测试装置，所述测试方法包括：将所述岩石试样放入所述围压腔内；向所述围压腔内注入液压油，调整所述围压腔内液压油的压力，直至达到预设围压；朝所述岩石试样移动所述加载轴，直至所述加载轴与所述岩石试样接触且接触力达到预设预应力；通过所述流体注入装置向所述岩石试样内注入流体，直至所述岩石试样内达到预设孔隙压力值；启动所述加热装置，对所述围压腔内的液压油和岩石试样加热，直至达到预设温度；再次朝所述岩石试样移动所述加载轴，以对所述岩石试样施加压力，直至所述岩石试样断裂。
[0016]本专利技术的岩石断裂韧性测试装置及测试方法的特点和优点是：
[0017]1、本专利技术通过设置围压腔、加热装置和流体注入装置，实现在模拟实际地层压力、实际地层温度和实际地层孔隙压力的情况下测量岩石的断裂韧性，从而使测得的断裂韧性更准确，更接近实际情况，能满足实际工程设计的需要；
[0018]2、本专利技术通过设置在岩石试样的侧面设置多孔垫片和压板，使流体从岩石试样的整个侧面向内渗流，使岩石试样内部孔隙的压力分布更均匀；
[0019]3、本专利技术通过设置支撑架，并将支撑架设置为与岩石试样线接触，使岩石试样的整个外表面与围压腔中的液压油接触，液压油对岩石试样施加全包围式围压，更接近实际地层环境。
附图说明
[0020]以下附图仅旨在于对本专利技术做示意性说明和解释，并不限定本专利技术的范围。其中：
[0021]图1是本专利技术的岩石断裂韧性测试装置的一方向的剖视图；
[0022]图2是本专利技术的岩石断裂韧性测试装置的另一方向的剖视图；
[0023]图3是本专利技术中流体注入装置安装在岩石试样外的示意图。
[0024]主要元件标号说明：
[0025]1、壳体；2、流体注入装置；3、加载轴；4、围压腔；5、压板；6、注入管线；
[0026]7、注入孔；8、密封套；9、多孔垫片；10、密封圈；11、压头；
[0027]12、耐高温压力传感器；13、支撑架；14、热电偶；15、围压加载通路；
[0028]16、排气通路；17、轴压腔；18、气密环；19、连通通道；20、围压座；
[0029]21、围压筒；22、轴压筒；23、盖板；24、数据线通路；25、数据线插头；
[0030]100、岩石试样；101、直切口、102、密封胶。
具体实施方式
[0031]为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“顶”和“底”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连
接，可以是可拆卸连接，可以是直接连接，可以是通过中间媒介间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
[0032]实施方式一
[0033]如图1、图2所示，本专利技术提供一种岩石断裂韧性测试装置，包括壳体1、加热装置(图未示出)、流体注入装置2和加载轴3，壳体1的内部具有用于放置岩石试样100的围压腔4，通过向围压腔4内注入液压油对岩石试样100施加围压，以模拟实际地层压力，加热装置用于加热围压腔4内的岩石试样100，以模拟实际地层温度，流体注入装置2用于向岩石试样100内注入流体，例如流体是液体或气体，液体可以是水，通过注入流体对岩石试样100施加孔隙压力，使岩石试样100的孔隙状态更接近实际地层的孔隙状态，加载轴3伸入围压腔4内，加载轴3通过向岩石试样100施加压力(例如轴向压力)使岩石试样100断裂，以便测量断裂韧性。
[0034]本专利技术通过设置围压腔4、加热装置和流体注入装置2，实现在模拟实际地层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所述岩石断裂韧性测试装置包括：壳体，其内部具有用于放置岩石试样的围压腔；加热装置，用于加热所述围压腔内的岩石试样；流体注入装置，用于向所述岩石试样内注入流体，以对所述岩石试样施加孔隙压力；加载轴，伸入所述围压腔内，所述加载轴通过向所述岩石试样施加压力使所述岩石试样断裂。2.如权利要求1所述的岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所述流体注入装置包括：至少一压板，设于所述围压腔内，用于固定在所述岩石试样的外壁上，所述压板上设有注入孔；注入管线，与所述压板连接且与所述注入孔连通；注入泵，与所述注入管线连接。3.如权利要求2所述的岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所述岩石试样包括两个相对的侧面，两个所述侧面上分别固定一个所述压板，每个所述压板连接一所述注入管线。4.如权利要求2所述的岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所述压板的侧面上固定有多孔垫片，并通过所述多孔垫片与所述岩石试样的外壁接触，所述多孔垫片将所述压板上的注入孔与所述岩石试样内的孔隙连通。5.如权利要求1所述的岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所述加载轴的朝向所述岩石试样的一端连接压头，所述加载轴和所述压头之间设有耐高温压力传感器。6.如权利要求1所述的岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所述围压腔内还设有用于连接所述岩石试样的耐高温应变片，所述耐高温应变片连接数据线，所述数据线穿过所述壳体并伸出所述壳体外，以连接控制系统。7.如权利要求1所述的岩石断裂韧性测试装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杨，马东东，杨向同，宋金良，乔岩，胡大伟，刘玉章，周福建，王永红，侯腾飞，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司西安康布尔石油技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：