真三轴岩石参数测试系统的制作方法_2

文档序号:8902866阅读:来源:国知局
水道。
[0017]进一步的技术方案在于:所述旋转升降装置包括支架、升降液压缸、涡轮减速器和可拆卸机械手,所述升降液压缸、涡轮减速器和可拆卸机械手固定在所述支架上,所述升降液压缸和涡轮减速器的动力输出端与压力室连接。
[0018]进一步的技术方案在于:压力室底座的Y轴上安装有两个支撑垫块,用于支撑Y轴加载活塞。
[0019]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、所述测试系统能在高温高压条件下同时对岩石进行三轴应力下的力学性能、电学性能、声学性能和渗流性能测试;2、釜体上安装有加热管和自来水循环降温水道,可对加热组件进行加温和降温控制;3、使用岩心胶套,能够密封岩层样品和加载活塞上的加载活塞杆,隔离岩层样品和压力室内的液压油;4、X、Y、Z轴加载组件上装有压力传感器和位移传感器,能够测试岩层样品三向应力、应变;5、X、Y轴加载组件的加载活塞杆端面装有刚玉陶瓷垫片,起到绝缘作用,使测试系统能够测试岩层样品的电学性能;6、Y轴加载组件的加载活塞缸端面圆弧形设计提高了压力室釜体的承压能力;7、刚玉陶瓷垫片端面的倒角处理,能够消除刚性加载方式中存在的加载装置之间的相互干扰;8、试验过程,刚玉陶瓷垫片端面贴有弹性膜,能防止渗流过程中流体从岩样与刚玉陶瓷垫片接触处窜流;9、Z轴加载组件装有压电陶瓷片,能够测试岩层样品的声学性能;10、整个测试系统完全放置在压力室内,釜体底座上钻有通孔,整个加载组件的测试管线和数据采集管线可通过通孔引到釜体外,减小了装置的体积;11、加载机构旋转升降装置使压力室以及加载组件的安装更加方便。
【附图说明】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0021]图1是本实用新型的原理框图;
[0022]图2是本实用新型中X轴、Y轴、Z轴加载组件的爆炸图;
[0023]图3是岩石加载机构沿Y轴方向的剖视结构示意图;
[0024]图4是岩石加载机构的俯视结构示意图;
[0025]图5是岩石加载机构与所述升降旋转装置的结构示意图;
[0026]其中:1、岩石加载机构 2、加载机构旋转升降装置 3、检测控制系统 4、X轴加载组件 5、Y轴加载组件 6、Z轴加载组件 7、岩心胶套 8、岩层样品 9、活塞底座10、加载活塞11、位移传感器12、加压控制线13、压力位移测试线14、陶瓷垫片15、渗透率测试线 16、支撑垫块 17、压力室底座 18、压力室釜体 19、密封圈 20、加热管 21、降温水道 22、支架 23、升降液压缸 24、涡轮减速器 25、可拆卸机械手26、围压加压管线。
【具体实施方式】
[0027]下面结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型,但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]本实用新型所述的前、后、左、右、上、下是相对于图2进行说明的。
[0030]如图1所示,本实用新型公开了一种真三轴岩石参数测试系统,所述测试系统包括岩石加载机构1、加载机构旋转升降装置2以及检测控制系统3。所述岩石加载机构I连接于所述旋转升降装置上,用于在不等的三向压力下同时测试高温高压条件下岩层样品的力学性能、声学性能、电学性能和渗流性能;所述旋转升降装置用于驱动所述岩石加载机构I进行旋转和升降运动;岩石加载机构I以及加载机构旋转升降装置2内的电学元件与所述检测控制系统3进行连接,所述检测控制系统3用于通过所述岩石加载机构I对岩层样品进行作用,采集岩层样品的参数变化,并控制所述旋转升降装置驱动所述岩石加载机构I做旋转和升降运动。
[0031]进一步的,如图2-4所示,所述岩石加载机构I包括压力室,X轴、Y轴、Z轴加载组件4,5,6以及岩心胶套7,所述压力室包括压力室底座17和压力室釜体18。所述压力室底座17螺纹连接于所述压力室釜体18的底部,压力室底座17与压力室釜体18之间设有密封圈19,底座中心开有一圆形凹槽,凹槽尺寸与Z轴下加载组件的加载活塞尺寸相同。Z轴下加载组件的加载活塞可安装固定在凹槽内,底座中心还开有一圆柱形通孔,整个加载组件的测试管线和数据采集管线可通过通孔引到压力室外,压力室底座安装有围压加压管线,以便给压力室加油压。
[0032]进一步的,如图2-4所示,所述X轴、Y轴、Z轴加载组件4,5,6位于所述压力室内,所述X轴、Y轴、Z轴加载组件4,5,6各设有两个,分别位于所述岩层样品8的前、后、左、右、上、下侧,所述X轴加载组件4包括X轴前加载组件和X轴后加载组件,以Y轴为中心对称线进行设置且结构相同,X轴前加载组件和X轴后加载组件包括X轴加载活塞,X轴加载活塞上设有X轴的压力传感器、位移传感器11以及与压力位移测试线13 ;所述Y轴加载组件5包括Y轴左加载组件和Y轴右加载组件,以X轴为中心对称线进行设置且结构相同,Y轴左加载组件和Y轴右加载组件包括Y轴加载活塞和活塞底座9,所述Y轴加载活塞上设有Y轴的压力传感器、位移传感器11、加压控制线12以及压力位移测试线13 ;所述Z轴加载组件6包括Z轴上加载组件和Z轴下加载组件,所述Z轴下加载组件包括Z轴加载活塞,固定在压力室的底座上,所述Z轴上加载组件包括Z轴加载活塞和活塞底座9,所述Z轴加载活塞上设有Z轴的压力传感器、位移传感器11、加压控制线12、压力位移测试线13以及渗透率测试线15。
[0033]X轴向上的应力由压力室釜体内的油压提供,Y轴和Z轴向上的应力需要单独加载。进一步的,所述X轴加载活塞、Y轴加载活塞以及Z轴下加载组件上的Z轴加载活塞靠近岩层样品8的部分为长方体,与长方体相连的部分为圆柱体,长方体与岩层样品8接触的端面的对角线长度与圆柱体的直径相同;Z轴上加载组件上的Z轴加载活塞靠近岩层样品8的部分为长方体,中部为圆柱体,长方体与岩层样品8接触的端面的对角线长度与圆柱体的直径相同,底部为直径比中部圆柱体的直径大的圆柱体。所述Y轴加载组件上的Y轴的活塞底座9与压力室接触的面为圆弧曲面,与压力室的内壁相适配,圆弧曲面的直径与压力室釜体18内径相同,以便Y轴的活塞底座在加压过程中向压力室釜体周向内壁移动后能够更好的接触,增大Y轴的活塞底座端面与压力室釜体周向内壁的接触面积,减小压力室釜体的承受压力。
[0034]Y轴加载组件上的加压控制线安装在Y轴加载活塞缸侧面。Z轴下加载组件的加载活塞安装在压力室底座上;z轴的活塞底座尺寸相对Y轴的活塞底座尺寸更大,Z轴的活塞底座端面为平整的圆形,Z轴方向应力加载后Z轴活塞底座与压力室釜体上端内壁接触,更大的尺寸设计减小了压力室釜体上端内壁的承受压力;2轴活塞底座的端面中心上的加压控制线经由压力室釜体上的开口引出也可以从压力室底部引出。
[0035]所述岩心胶套7的中心为矩形空间,用于放置岩层样品8,岩心胶套7沿岩层样品8的六个面分别设有一开口,开口的形状与X轴、Y轴、Z轴加载活塞的外部形状相适配,加载活塞伸入到各个面的开口内,也就是说岩心胶套7的开口内部是矩形,外部是圆柱形,使各个加载柱塞与岩心胶套7密封连接;X轴加载活塞以及Y轴加载活塞的端面通过陶瓷垫片14与岩层样品8的前、后、左、右侧面相接触,Z轴的加载活塞10上安装有压电陶瓷。所述Y轴加载组件5与压力室之间设有支撑垫块16,避免Y轴的加载活塞因重力太大而产生变形。陶瓷垫片14端面四周进行倒角处理,以解决现有
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