深部岩石三维渗流密封结构与密封方法

本发明涉及岩石力学实验，尤其涉及深部岩石三维渗流密封结构与密封方法。

背景技术：

1、我国正处于工业化、城镇化加速发展阶段，对资源的需求量日益增加，地球浅部资源已逐渐枯竭。而深地、深海、深空领域赋存着大量的资源、能源，因此目前正逐渐逐渐向深部转移。然而，深部岩石处于极其复杂的渗流场、温度场内。因深部岩石面临着复杂的力学环境使得相关的工程实施面临巨大的考验，所以开展深部岩体物理力学试验具有重大意义。

2、岩石中气或水的渗透行为测试对工程实践和工业安全具有重要意义。现有的岩石渗透率测试系统往往只能测试某一固定方向（竖直方向）的渗透率，而实际工程储层岩体是三向渗流场。因此，三向渗流实验的研究成为趋势，然而在模拟三向渗流场的过程中面临着流体从试样边缘流出的问题。

技术实现思路

1、本申请为解决上述问题提供一种深部岩石三维渗流密封结构与密封方法。

2、本申请通过下述技术方案实现：

3、本申请提供的深部岩石三维渗流密封结构，包括6个密封压头和液压密封系统，6个密封压头两两位于x轴方向、y轴方向、z轴方向上；

4、所述密封压头的前端有环形密封槽，密封压头内设有密封流体注入通道，密封流体注入通道一端与环形密封槽贯通，密封流体注入通道另一端与液压密封系统连接。

5、特别的，所述环形密封槽内装有环向密封条，环向密封条有开口朝前的环形槽。

6、可选的，所述环向密封条的横截面为开口朝外的u型结构。

7、可选的，所述液压密封系统包括分流组件和6条密封流体管道；分流组件为1个进路、6条出路，6个出路分别通过一个密封流体管道与6个密封压头的密封流体注入通道连接。

8、可选的，1条进路与高压柱塞泵连接。

9、特别的，深部岩石三维渗流密封结构还包括试样密封夹具，所述试样密封夹具包括刚性外立方体框架和柔性内立方体框架，刚性外立方体框架和柔性内立方体框架均有12条框边，刚性外立方体框架和柔性内立方体框架的6个面均为矩形框；

10、柔性内立方体框架内可装入立方体试样，柔性内立方体框架的12条外棱角位置与刚性外立方体框架的12条内棱角贴合，所述柔性内立方体框架的每个面均有一体制造的环形凸缘，环形凸缘与密封压头的环形密封槽适配；

11、所述6个密封压头的前端分别从试样密封夹具的6个面的框口处伸入试样密封夹具内，所述环形凸缘对应插入密封压头的环形密封槽内，二者之间设或者不设环向密封条。

12、特别的，所述密封压头的外侧壁与刚性外立方体框架的矩形框口适配，二者之间可依靠摩擦力保持相对固定；密封压头的前端凸出部与柔性内立方体框架的矩形框口适配。

13、可选的，所述柔性内立方体框架一体制造。

14、特别的，柔性内立方体框架的12条内棱角位置有与立方体试样的棱角适配的直角边结构。

15、本申请提供的深部岩石三维渗流密封方法，采用了所述的深部岩石三维渗流密封结构，具体包括以下步骤：

16、将立方体试样置于柔性内立方体框架内，柔性内立方体框架的12条外棱角位置与刚性外立方体框架的12条内棱角贴合；

17、6个密封压头分别穿过刚性外立方体框架、柔性内立方体框架6个方向的框口，柔性内立方体框架的6个面的环形凸缘对应装入6个密封压头的环形密封槽内，环形凸缘与密封压头之间设有环向密封条；

18、通过6个密封压头向立方体试样施加预定的三向应力，通过柱塞泵注入流体到6个密封压头的密封流体注入通道，使立方体试样的12条棱边与柔性内立方体框架紧密贴合，达到流体密封效果。

19、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

20、1，本申请通过向压头的环形密封槽内注入密封流体，可提供密封压力，利于在实验过程中使柔性内立方体框架与试样保持紧密接触，防止流体从试样边缘流出，从而实现三向密封；

21、2，本申请的液压密封系统可同时给6个密封压头注入密封流体，使用方便，操作便捷。

技术特征：

1.深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：包括6个密封压头（100）和液压密封系统（200），6个密封压头（100）两两位于x轴方向、y轴方向、z轴方向上；

2.根据权利要求1所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：所述环形密封槽（101）内装有环向密封条（103），环向密封条（103）有开口朝前的环形槽。

3.根据权利要求2所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：所述环向密封条（103）的横截面为开口朝外的u型结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：所述液压密封系统（200）包括分流组件（201）和6条密封流体管道（202）；

5.根据权利要求4所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：1条进路与高压柱塞泵连接。

6.根据权利要求1-3、5中任一项所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：还包括试样密封夹具（400），所述试样密封夹具（400）包括刚性外立方体框架（401）和柔性内立方体框架（402），刚性外立方体框架（401）和柔性内立方体框架（402）均有12条框边，刚性外立方体框架（401）和柔性内立方体框架（402）的6个面均为矩形框；

7.根据权利要求6所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：所述密封压头（100）的外侧壁与刚性外立方体框架（401）的矩形框口适配，二者之间可依靠摩擦力保持相对固定；

8.根据权利要求6所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：所述柔性内立方体框架（402）一体制造。

9.根据权利要求6所述的深部岩石三维渗流密封结构，其特征在于：柔性内立方体框架（402）的12条内棱角位置有与立方体试样（500）的棱角适配的直角边结构（4024）。

10.深部岩石三维渗流密封方法，其特征在于：采用了权利要求1-9中任一项所述的深部岩石三维渗流密封结构，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及深部岩石三维渗流密封结构与密封方法，包括6个密封压头和液压密封系统，6个密封压头两两位于X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上；密封压头的前端有环形密封槽，密封压头内设有与一端环形密封槽连通、另一端与液压密封系统连接的密封流体注入通道；柔性内立方体框架内可装入立方体试样，柔性内立方体框架的12条外棱角位置与刚性外立方体框架的12条内棱角贴合，6个密封压头的前端分别从6个方向伸入柔性内立方体框架内，环形凸缘对应插入密封压头的环形密封槽内。本申请通过向压头的环形密封槽内注入密封流体，可提供密封压力，利于在实验过程中使柔性内立方体框架与试样保持紧密接触，防止流体从试样边缘流出，从而实现三向密封。

技术研发人员：谢和平,李存宝,李铭辉,高明忠,鲁俊,陈灿灿,原鸿鹄,尚德磊
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13