一种提高压机位移精度的底部压头转换装置的制作方法

本实用新型公开了一种提高压机位移精度的底部压头转换装置。

背景技术：

在石油资源日益紧缺的今天，开采复杂油气藏或者非常规油气藏等原先不受重视的区块，或者运用压裂等增产技术开采低渗油气藏又或者进行老井改造提高产量是各大油田单位或石油公司的常用手段。如何运用岩石力学实验测量储层岩石的断裂韧性以及岩石的裂纹扩展速度和岩石本身的强度等一系列岩石本身的性质参数，对于新区块的评价和开发亦或是优化压裂液体系、提高缝网改造效率具有重要意义。

岩石力学实验一般包括岩石的双扭实验，巴西劈裂实验，单轴和三轴抗压实验等是测定岩石裂缝扩展速度，断裂韧性等岩石性质的关键实验。目前老式一般压机位移加载精度不适合岩石双扭实验的要求，甚至会出现岩样已经被破坏但是压机并无明显数据反应的情况，这极大限制了一般岩石力学实验室对岩石双扭实验的实施。同时一般老式压机本身精度不足也对岩石力学其他实验有极大的限制，诸如巴西劈裂，单轴受压和三轴受压等普通岩石力学实验都对位移加载的精度有一定要求，重新购买新型压机的解决方法虽然简单，但是大大提高了实验室实验成本，如果能有一款简易装置使老式压机加载位移能有更精细的控制，对节约课题组研究经费和提高实验数据和结果的准确性，有着重大的意义和作用。

综上所述，现在的岩石力学实验测试装置存在如下问题：1)一般老式压机采用位移加载控制时不能满足岩石双扭实验的位移精度要求；2)一般老式压机位移精度不够限制了巴西劈裂实验等岩石破坏实验的数据准确性。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种提高压机位移精度的底部压头转换装置，该装置能解决一般老式压机精度不能满足高精度测试问题(如岩石双扭实验)，也能一定程度的增加一般压机做其他岩石力学实验的数据准确性，可用于多种需要控制位移加载的实验。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种提高压机位移精度的底部压头转换装置，其特征在于：它包括变径活塞单元，连接单元，固定单元，上活塞，下活塞。

所述变径活塞单元，其内有变径结构，上部半径大的部分用于上活塞位移，上活塞上表面与其紧密配合，上活塞上下表面间有环形空间容纳密封油密封，并连接有一个密封油控制阀，下部分半径小的部分为液压缸，内部充满液压油，连接有一个液压油控制阀，底部外侧有螺纹结构用于固定和连接变径活塞单元和连接单元两个部分。

所述连接单元，其内有变径结构，上部有螺纹用于连接和固定变径活塞单元，下部配合下活塞垫块大小增大半径，并有通气孔保证其位移顺畅，下部外侧螺纹结构用于连接和固定连接单元和固定单元两个部分。

所述固定单元，其上部有螺纹用于连接和固定连接单元，底部固定，内径大小配合一般老式压机下压头而定。

所述上活塞，本身截面为工字型结构，上部与岩样接触，接触方式根据所需岩石力学实验需要决定，其上部半径大小与圆柱形液压装置上部结构内径紧密配合，防止实验后岩屑落入内径间隙，磨损缸体，造成密封油的泄漏。下部与液压油接触，其半径R大小是确定位移精度调节的重要因素之一。

所述下活塞，本身截面为工字型结构，上部与液压油接触，其半径r大小是决定位移精度调节的重要因数之一，下部有垫块，保证下活塞运动平稳和保护一般压机下压头不被磨损，垫块中心有对中结构，保证其中轴线和一般老式压机下压头重合。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型可以对岩石断裂性质进行评价，解决一般实验室压机位移精度不符合岩石双扭实验要求的问题，对指导现场压裂作业提供了可靠的数据2、本实用新型中的装置可以测试不同类型的岩样进行不同的岩石力学实验，提高其位移精度，并且装置安装简单、操作方便，适用实验范围广等优点。

附图说明

图1是一种提高压机位移精度的底部压头转换装置(进行岩石双扭实验)的主视图

图2是变径活塞单元示意图

图3是连接单元示意图

图4是固定单元示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

一种提高压机位移精度的底部压头转换装置，包括：1、一般压机上压头 2、岩石双扭实验上接触压头 3、岩板 4、密封油控制阀 5、变径活塞单元 6、变径活塞单元底部螺纹 7、连接单元通气孔 8、连接单元 9、连接单元底部螺纹 10、固定单元 11、一般压机基座12、一般压机下压头 13、下活塞 14、密封圈 15、液压油控制阀 16、液压油 17、上活塞 18、岩石双扭实验下接触压头 19、密封油 20、对中结构。

其特征在于：变径活塞单元5其内有变径结构，并有密封油控制阀4，上部分半径大的部分与上活塞17间的空隙充满密封油19，下部分半径小的部分为液压缸，内部充满液压油16，连接有一个液压油控制阀15，底部外侧有螺纹结构6用于固定和连接变径活塞单元和连接单元两个部分。

其特性在于：连接单元8，其内有变径结构，上部有螺纹6用于连接和固定变径活塞单元5，下部配合下活塞13垫块大小增大半径，并有通气孔7保证其位移顺畅，下部外侧螺纹结构9用于连接和固定连接单元和固定单元两个部分。

其特征在于：固定单元10，其上部有螺纹9用于连接和固定连接单元，底部固定，内径大小配合一般压机下压头而定。

其特征在于：所述上活塞17下部接触液压油，上部根据不同实验可调整与岩样接触方式，下部半径R大小是确定位移精度调节的重要因素之一。

其特征在于：所述下活塞13上部接触液压油，半径r大小是决定位移精度调节的重要因数之一，下部有垫块保护压机下压头12和位移的平稳，垫块中心有对中结构20，保证其中轴线和一般老式压机下压头重合。

本实用新型的使用过程为：

以岩石双扭实验为例：

1)按照一般老式压机下部压头11位置，安装固定单元10。

2)按说明书附图组装好提高压机位移精度的底部压头转换装置，保证下活塞13垫块和一般压机下压头12对中后能平稳接触和顺畅位移。

3)由液压油控制阀15注入液压油，密封油控制阀4注入密封油。

4)按说明书附图放置岩样3，按正常岩石双扭实验进行位移加载直至实验结束。

5)通过一般压机下压头12位移换算上活塞17位移，上活塞位移＝r²/R²×下压头位移(例：R＝8cm，r＝2cm，则缩小了16倍的下压头位移)，装置放大倍数根据实验要求位移精度决定。

6)通过实验过程中所测得的位移，应力，裂缝扩展速度和时间的关系，得出所测岩石的断裂韧性等岩石性质参数。

7)其他岩石力学实验基本同上，安装好装置后通过3)的位移换算获得更精细的位移数据，用转换过的精细数据得出所测岩石的断裂韧性等岩石性质参数。