缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，包括待测岩石（11）、压力容器（10）、加热器（9）以及加压单元；待测岩石（11）密封设置在压力容器（10）中，压力容器（10）加压到待测岩石（11），加热器（9）设置在压力容器（10）上，加压单元与环境模拟单元相连接，提供待测岩石（11）向下的压力；本实用新型专利技术的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统能完全模拟缝洞型碳酸盐岩在地下的状态，使所检测到的数据与实际状态下缝洞型碳酸盐岩的抗压值接近，并且通过岩石断裂感应单元捕捉到缝洞型碳酸盐岩的起始断裂点，提高了实验数据的准确度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及岩石性能参数测量领域，尤其涉及检测缝洞型碳酸盐岩的抗压强度的应力应变测量系统。
技术介绍
现有的岩石应力应变测量系统通常是在常温和常压下对岩石进行检测，而所得到的数据与在地下的岩石实际抗压值不符。特别是对于缝洞型碳酸盐岩来说，它在地下要承受着高温和高压，因此用现有的岩石应力应变测量系统来检测缝洞型碳酸盐岩，所检测到的数据与实际状态下缝洞型碳酸盐岩的抗压值偏差较大，要使用系数来对其检测值进行校正，而系数的确定又是根据经验或大量的试验数据得出的，对于某一特定的缝洞型碳酸盐岩来说，用系数校正不存在普遍的适用性。另外，压头在施加一定的压力时，缝洞型碳酸盐岩开始断裂，而现有的岩石应力应变测量系统不能很好地捕捉到缝洞型碳酸盐岩开始断裂的点。
技术实现思路
本技术为了解决现有的岩石应力应变测量系统所存在的不能完全模拟缝洞型碳酸盐岩在地下的状态的问题；以及现有的岩石应力应变测量系统不能很好地捕捉到缝洞型碳酸盐岩开始断裂点的问题，而提供一种缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统。本技术的方案如下缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，包括待测岩石11以及加压单元；为了解决现有技术中无法模拟地下岩石的实际物理环境，所述系统还包括环境模拟单元，环境模拟单元包括压力容器10以及加热器9 ;待测岩石11密封设置在压力容器10内，压力容器10加压到待测岩石11 ;加热器9设置在压力容器10上；加压单元与环境模拟单元连接，提供待测岩石11向下的压力。环境模拟单元包括由水槽1、水泵2、第一溢流阀3以及增压缸5依次连接组成的加压管路；增压缸5的输出口与压力容器10相连接。为了便于控制加压过程，第一溢流阀3与增压缸5之间设有第一换向阀4，第一换向阀4与增加缸5双向导通。本测量系统具体在对待测岩石11的测量过程中需要加压单元，即对待测岩石11进行加压操作，加压单元为液压缸结构，其包括压头12、固定缸13、油泵19以及油槽20 ;压头12的下端面设置在与待测岩石11上，压头12的上端面活动设置在固定缸13内；固定缸13内部包括上腔21和下腔22两个密闭的空间；上腔21和下腔22分别与油泵19相连接，油泵19与油槽20相连接。为了控制对待测岩石11测定中的加压过程，油泵19与上腔21之间依次设置有第二溢流阀18和第二换向阀17，油泵19与下腔22之间依次设置有第二溢流阀18和第三换向阀16 ;第二换向阀17与上腔22双向导通，第三换向阀16与下腔22双向导通。为了克服现有的岩石应力应变测量系统不能很好地捕捉到缝洞型碳酸盐岩开始断裂的点的问题，本测量系统还包括岩石断裂感应单元，其包括钢板24、传感器14以及计算机23 ;钢板24压在待测岩石11顶部，压头12紧密压在钢板24上表面；传感器14内嵌设置在钢板24中，传感器14与计算机23相连接。在具体操作中，本测量系统包括支撑单元，其包括上梁8、下梁6、左柱7以及右柱15，压力容器10固定在下梁6的上表面，固定缸13固定在上梁8的下表面；左柱7和右柱15两端分别通过螺栓固定在上梁8和下梁6上。本测量系统通过加热器9对压力容器10加热来模拟碳酸盐岩的实际地下温度状态，通过水泵2从水槽I中抽水，并经过增压缸5增压后注入压力容器10来模拟碳酸盐岩的实际地下压力状态。在具体实施中，压力容器10中的温度能到达120°C，压力能到达lOOMpa，该状态与地下缝洞型碳酸盐岩的实际状态相符。本技术的工作原理如下在检测中，首先将待测岩石11装入压力容器10中，再盖上钢板24，启动水泵2和增压缸5向压力容器10中灌入加压的水，并开启加热器9对压力容器10中的水进行加热；当温度和压力达到地下缝洞型碳酸盐岩的实际状态时，关闭水泵2和加热器9，同时开启油泵19，使第二换向阀17与固定缸13的上腔21正向导通，即油可从油泵19流入第二换向阀17和上腔21 ;第三换向阀16与固定缸13的下腔22逆向导通，即油可从下腔22流入第三换向阀16和第二溢流阀18 ;油从固定缸13的上腔21打入，使压头12向下运动，下腔22中的油通过第三换向阀16流入第二溢流阀18，对钢板24进行加压，即对待测岩石11进行加压，传感器14将钢板24所发生的形变传输给计算机23，操作人员通过该形变来判断压力容器10内正进行测试的待测岩石11的状态。当操作人员确认岩石11已经开始断裂时，停止油泵19的加压并记录下此刻的油压，即得到了要检测的缝洞型碳酸盐岩在地下的抗压强度。试验完成后，转换第二换向阀17和第三换向阀16的导通方向，同时开启油泵19，使第二换向阀17与固定缸13的上腔21逆向导通，即油可从上腔21流入第二换向阀17和第二溢流阀18 ;第三换向阀16与固定缸13的下腔22正向导通，即油可从油泵19流入第三换向阀16和下腔22 ;油从固定缸13的下腔22打入，使压头12向上运动，固定缸13的上腔21的油通过第二换向阀17流入第二溢流阀18，对钢板24进行卸压，即对待测岩石11进行卸压。完成卸压后，将第一换向阀4转换方向，使水从增压缸5的进水口卸出，流入第一溢流阀3中。本技术的有益效果如下本技术的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统能完全模拟缝洞型碳酸盐岩在地下的状态，使所检测到的数据与实际状态下缝洞型碳酸盐岩的抗压值接近，并且通过传感器来检测到钢板的形变，进而可以在缝洞型碳酸盐岩刚开始产生断裂时，及时发现并且系统及时作出相应的反应。附图说明图为本技术的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统的示意图。附图编号说明1-水槽；2_水泵；3_第一溢流阀；4_第一换向阀；5_增压缸；6-下梁；7-左柱；8-上梁；9_加热器；10-压力容器；11_待测岩石；12-压头；13-固定缸；14-传感器；15_右柱；16-第三换向阀；17-第二换向阀；18-第二溢流阀；19_油泵；20_油槽；21_上腔；22-下腔；23_计算机；24_钢板；以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细地说明，本技术的保护范围不局限于下述的具体实施方式。具体实施方式如图所示，缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，包括待测岩石11、环境模拟单元、岩石断裂感应单元、加压单元以及支撑单元。环境模拟单元包括由水槽1、水泵2、第一溢流阀3、第一换向阀4以及增压缸5依次连接组成的加压管路，还包括压力容器10以及加热器9 ;待测岩石11密封设置在压力容器10中，增压缸5的输出口与压力容器10相连接；加热器9设置在压力容器10的外侧壁上。第一换向阀4与增加缸5双向导通。加压单元为液压缸结构，其包括压头12、固定缸13、油泵19以及油槽20 ；压头12的下端面设置在与待测岩石11上，压头12的上端面活动设置在固定缸13内。固定缸13内部包括上腔21和下腔22两个密闭的空间，上腔21和下腔22分别与油泵19相连接，油泵19与油槽20相连接。油泵19与上腔21之间依次设置有第二溢流阀18和第二换向阀17，油泵19与下腔22之间依次设置有第二溢流阀18和第三换向阀16 ;第二换向阀17与上腔22双向导通，第三换向阀16与下腔22双向导通。岩石断裂感应单元包括钢板24、传感器14以及计算机23 ;钢板24压在岩石11顶部，压头12紧密压在钢板24上表面；传感器14内嵌设置在钢板24中本文档来自技高网...

【技术保护点】
缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，包括待测岩石（11）以及加压单元；其特征在于：所述系统还包括环境模拟单元，所述环境模拟单元包括压力容器（10）以及加热器（9）；所述待测岩石（11）密封设置在所述压力容器（10）内，所述压力容器（10）加压到所述待测岩石（11）；所述加热器（9）设置在所述压力容器（10）上；所述加压单元与所述的环境模拟单元相连接，提供所述的待测岩石（11）向下的压力。

【技术特征摘要】
1.缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，包括待测岩石(11)以及加压单元；其特征在于: 所述系统还包括环境模拟单元，所述环境模拟单元包括压力容器(10)以及加热器(9);所述待测岩石(11)密封设置在所述压力容器(10)内，所述压力容器(10)加压到所述待测岩石(11);所述加热器(9 )设置在所述压力容器(10 )上； 所述加压单元与所述的环境模拟单元相连接，提供所述的待测岩石(11)向下的压力。2.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，其特征在于 所述环境模拟单元包括由水槽(I)、水泵(2)、第一溢流阀(3)以及增压缸(5)依次连接组成的加压管路；所述增压缸(5)的输出口与所述压力容器(10)相连接。3.根据权利要求2所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，其特征在于 所述第一溢流阀(3)与所述增压缸(5)之间设有第一换向阀(4)，所述第一换向阀(4)与所述增加缸(5)双向导通。4.根据权利要求1所述的缝洞型碳酸盐岩应力应变测量系统，其特征在于 所述加压单元为液压缸结构，其包括压头(12)、固定缸(13)、油泵(19)以及油槽(20)；所述压头(12)的下端面设置在与所述待测岩石(11)上，所述压头(12)的上端面活动设置在所述固定缸(13)内； 所述固定缸(13)内部包括上腔(21)和下腔(22)两...

【专利技术属性】
技术研发人员：康志江，张冬丽，崔书岳，张允，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：实用新型
国别省市：