煤岩强度分布测试装置及煤岩强度分布分析系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及矿山开采、煤层气开发研究领域，尤其是一种煤岩强度分布测试装置及煤岩强度分布分析系统。装置包括用于容纳实验样品的实验缸以及超声波系统，所述实验缸包括底壁和围壁，所述围壁包括两个以上固定围壁以及与所述固定围壁相对设置并可沿直线远离或靠近与之相对的固定围壁的活动围壁，所述活动围壁各自连接有用于驱使其活动的水平加载机构，实验缸的上方设有加载体，加载体连接有竖向加载机构；所述超声波系统包括分设于固定围壁和底壁上的超声波发射点和与超声波发射点相对的设在对应的活动围壁和加载体上的超声波接收点；该装置可指示煤岩强度分布情况，进而掌握煤岩的裂缝起裂、延伸规律，为储层压裂改造提供理论指导。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及矿山开采、煤层气开发研究领域，尤其是一种煤岩强度分布测试装置及煤岩强度分布分析系统。
技术介绍
储层压裂改造是提高煤储层的渗透性，增加煤层气井产能的一种重要措施。煤岩裂隙系统分布的不均一性、内部组成的差异性等决定了煤岩强度存在一定的差异性，这些都将导致在压裂过程中裂缝起缝、延伸规律的不同，由于对煤岩本身强度分布的不甚了解，导致水力压裂增透机理不明，许多工程施工一般是基于经验，缺乏理论指导。另一方面，常规煤岩加载实验、渗透率测试实验仪器中，由于实验装置的局限性，只能测试整块煤样的声波，不能从更小的尺度方面对煤岩强度进行测试，因此，无法掌握加载过程中，裂缝的形成、拓展、延伸变化规律。用这样的实验结果指导工程施工，造成理论与现实之间差异性明显， 在一定程度上影响了现场储层改造的效果，甚至很多地方导致了工程的失败。如何从小尺度方面对煤岩强度进行精细刻画，查明在不同应力条件下，加载过程中煤岩强度分布与裂隙起裂、延伸、变化规律之间的关系，进而指导现场储层改造，则是摆在我们面前亟待解决的难题。
技术实现思路
针对储层改造过程中由于对裂缝起缝、扩展、延伸规律不明，难以根据储层特点有针对性的采取措施以及常规测试装置不能进行不同水平应力下煤岩微观强度测试的问题。本技术的目的在于提供一种煤岩强度分布测试装置，通过该方法和装置可以测试煤岩样在不同水平应力下加载过程中，各部位的煤岩强度分布情况，进而掌握煤岩的裂缝起裂、延伸规律，为储层压裂改造提供指导。同时，本技术的目的还在于提供使用上述装置的煤岩强度分布分析系统。为了解决上述问题，本技术的煤岩强度分布测试装置采用以下技术方案煤岩强度分布测试装置，包括超声波系统以及用于容纳实验样品的实验缸，所述实验缸包括底壁和围壁，所述围壁包括两个以上固定围壁以及与所述固定围壁相对设置并可沿直线远离或靠近与之相对的固定围壁的活动围壁，所述活动围壁各自连接有用于驱使其活动的水平加载机构，实验缸的上方设有加载体，加载体连接有竖向加载机构；所述超声波系统包括分设于固定围壁和底壁上的超声波发射点和与超声波发射点相对的设在对应的活动围壁和加载体上的超声波接收点。所述水平加载机构为固定设置在对应活动围壁外侧的液压伸缩机构。所述活动围壁的外侧设有敞口的箱座，所述箱座的开口朝向对应的活动围壁，活动围壁的外侧面上设有与对应的箱座插接配合的插板，所述插板与对应的箱座在相应活动围壁的活动方向上导向配合，所述液压伸缩结构由所述插板与对应的箱座构成。插板与对应的箱座中的一个上开设有供另一个插入的插槽，箱座与对应的插板之间通过所述插槽插接。所述固定围壁和活动围壁各有两个，两个固定围壁相邻且二者之间具有90°的夹角，每个固定围壁和底壁上的超声波发射点各有两个以上，每个固定围壁和底壁上的超声波发射点都均布设置。本技术的煤岩强度分布分析系统采用以下技术方案包括测试装置及数据处理系统，测试装置包括超声波系统及用于容纳实验样品的实验缸，所述实验缸包括底壁和围壁，所述围壁包括两个以上固定围壁以及与所述固定围壁相对设置并可沿直线远离或靠近与之相对的固定围壁的活动围壁，所述活动围壁各自连接有用于驱使其活动的水平加载机构，实验缸的上方设有加载体，加载体连接有竖向加载机构；所述超声波系统包括分设于固定围壁和底壁上的超声波发射点和与超声波发射点相对的设在对应的活动围壁和加载体上的超声波接收点；所述数据处理系统包括用于记录所述超声波系统的信号并将其转换为实验样品强度参数的计算机，所述计算机连接有用于显示实验样品强度参数的显示器。所述水平加载机构为固定设置在对应活动围壁外侧的液压伸缩机构。 所述活动围壁的外侧设有敞口的箱座，所述箱座的开口朝向对应的活动围壁，活动围壁的外侧面上设有与对应的箱座插接配合的插板，所述插板与对应的箱座在相应活动围壁的活动方向上导向配合，所述液压伸缩结构由所述插板与对应的箱座构成。所述固定围壁和活动围壁各有两个，两个固定围壁相邻且二者之间具有90°的夹角，所述每个固定围壁和底壁上的超声波发射点各有两个以上，每个固定围壁和底壁上的超声波发射点都均布设置。由于本技术的煤岩强度分布测试装置的实验缸采用固定围壁与活动围壁结合的形式，活动围壁均传动连接有水平加载机构，并且实验缸的上方设有竖向加载机构，实验缸的固定围壁与底壁上设有所述超声波发射点，活动围壁及加载体上设有与超声波发射点对应的超声波接收点；因此，在进行测试时，可通过所述活动围壁及与之对应的水平加载机构模拟煤岩环境，通过竖向加载机构及加载体来模拟压裂状况，同时在试验样品受压变形的过程中通过超声波系统时时监控试验样品的变形情况，从而指示煤岩强度分布情况，进而掌握煤岩的裂缝起裂、延伸规律，为储层压裂改造提供理论指导。附图说明图I是本技术的煤岩强度分布测试装置的实施例I的结构示意图；图2是图I的A-A剖视图；图3是固定围壁上的超声波发射点的分布示意图；图4是活动围壁上的超声波接收点的分布示意图；图5是围压箱的顶部结构示意图；图6是本技术的煤岩强度分布分析系统的实施例I的结构示意图。具体实施方式本技术的煤岩强度分布测试装置的实施例1，如图1-5所示，包括超声波系统及实验缸11，实验缸11用于放置试验样品12，其包括底壁11-1以及设在底壁ll-ι上的围壁，本实施例中，底壁11-1为固定的，围壁有四个且分为固定围壁11-2和活动围壁11-3，固定围壁11-2和活动围壁11-3各有两个，四个围壁围成正方体形且每个固定围壁均与一活动围壁相对设置，每个活动围壁的外侧均设有一敞口的箱座13，箱座13的开口朝向与之对应的活动围壁，活动围壁可以根据试验样品的变形而发生移动，活动围壁11-3的外侧面上设有向对应的箱座延伸的尾板14，尾板14位于对应活动围壁的边缘处，其中位于顶部的尾板14上设有护檐14-1，箱座13的箱板中与顶板相连的两个(如图2)采用双层板，双层板之间的夹层形成插槽，箱座13的箱板中位于顶部的一个上设有与对应尾板上的护檐吻合的台阶面，尾板14中与箱座的双层箱板对应的两个插入双层箱板的夹层中，位于上方的一个尾板的护檐与对应的箱座的顶部箱板上的台阶面滑动配合，从而使得当活动围壁11-3在一定范围内活动时仍能保证尾板14与箱座13配合处的密封；为了保证尾板14与对应箱座13配合处的密封性，二者的配合处均设有密封胶条，箱座13还连接有高压水泵15，高压水泵15连接有水箱16，至此，活动围壁11-3的尾板与对应的箱座共同形成围压箱，即液压伸缩机构，该液压伸缩机构形成驱使对应的活动围壁靠近或远离与之相对的固定围壁的水平加载机构，高压水泵15与对应的箱座之间通过管路连接，该管路上串接有调节阀17及压力表18，通过调节阀17可调节对应箱座内的压力的大小；实验缸11的上方设有加载体19，加载体19的上侧连接有竖向加载机构20，竖向加载机构20可采用常规的加载机构如液压缸、气缸丝母丝杠等，本实施例中，竖向加载机构采用液压缸，需要指出的是，为了保证实·验缸不会影响到实验样品的变形，活动围壁11-3的长和宽要小于实验样品30的长和宽，同样加载体尺寸也小于样品，在其边缘使用橡胶垫充填空隙；超声波系统包括超声波发生器21 (外置，可市购获得)、超声波本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤岩强度分布测试装置，其特征在于，包括超声波系统以及用于容纳实验样品的实验缸，所述实验缸包括底壁和围壁，所述围壁包括两个以上固定围壁以及与所述固定围壁相对设置并可沿直线远离或靠近与之相对的固定围壁的活动围壁，所述活动围壁各自连接有用于驱使其活动的水平加载机构，实验缸的上方设有加载体，加载体连接有竖向加载机构；所述超声波系统包括分设于固定围壁和底壁上的超声波发射点和与超声波发射点相对的设在对应的活动围壁和加载体上的超声波接收点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪小明，贾炳，胡海洋，李全中，靳建，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：