巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及的是巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，這種巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置包括透明密封容器、巖體試件、注水加壓裝置、裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)、變形測(cè)定系統(tǒng)，巖體試件置于透明密封容器中，巖體試件與透明密封容器之間的環(huán)形腔為圍壓腔，巖體試件外壁上安裝有變形測(cè)定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器；圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔，注水加壓裝置通過管線連接至巖體試件中間部位，裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)連接透明密封容器。本實(shí)用新型可連續(xù)對(duì)巖體施加高壓注水產(chǎn)生裂隙擴(kuò)展進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，得到巖體裂隙擴(kuò)展的形變狀態(tài)，用于研究巖體水力壓裂過程巖體裂隙擴(kuò)展情況。
【專利說明】巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及的是石油與天然氣工程、煤層氣開采工程等檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】中對(duì)含氣頁巖水力壓裂形變與孔裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定的實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及的是巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]在油田天然氣、頁巖氣以及煤層氣開采等【技術(shù)領(lǐng)域】中，水力壓裂成為氣體開采的主要手段，由于開采含氣巖體的復(fù)雜特性，使得開采中還存在很多技術(shù)問題。目前對(duì)于含氣巖體壓裂機(jī)理與滲流特性的研究頗少，準(zhǔn)確地描述含氣巖體水力壓裂孔裂隙損傷演化對(duì)開采頁巖氣意義重大。本套測(cè)定裝置能夠?qū)r體水力壓裂過程裂縫擴(kuò)展形態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，掲示裂縫系統(tǒng)形成的變化規(guī)律。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本實(shí)用新型的目的是提供巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，這種巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置用于研究巖體水力壓裂過程巖體裂隙擴(kuò)展問題。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:這種巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置包括透明密封容器、巖體試件、注水加壓裝置、裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)、變形測(cè)定系統(tǒng)，巖體試件置于透明密封容器中，巖體試件與透明密封容器之間的環(huán)形腔為圍壓腔，巖體試件外壁上安裝有變形測(cè)定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器；圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔，注水加壓裝置通過管線連接至巖體試件中間部位，裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)連接透明密封容器。
[0008]上述方案中圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置、第一中間容器、壓カ表通過管線連接構(gòu)成，第一增壓裝置為高壓泵，圍壓加載系統(tǒng)通過高壓泵向圍壓腔內(nèi)泵入液體使巖體受均勻外載模擬地層應(yīng)カ。
[0009]上述方案中注水加壓裝置由第二增壓裝置、第二中間容器、過濾器、壓カ測(cè)定儀通過管線連接構(gòu)成，第二增壓裝置為高壓泵，注水加壓裝置通過高壓泵將水注入巖體中，使其壓裂產(chǎn)生裂隙擴(kuò)展，模擬巖體水力壓裂產(chǎn)生的裂隙擴(kuò)展形態(tài)。
[0010]上述方案中變形測(cè)定系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置、信號(hào)監(jiān)測(cè)儀依次連接組成，主要用于測(cè)定巖體在受水力壓裂外載狀況下巖體的形變。
[0011]上述方案中裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)由CXD攝像機(jī)、CT透視儀、三維移動(dòng)觀測(cè)架、計(jì)算機(jī)構(gòu)成，CXD攝像機(jī)和CT透視儀通過三維移動(dòng)觀測(cè)架安裝在透明密封容器外，CXD攝像機(jī)連接計(jì)算機(jī)，裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)用于全方位的觀測(cè)巖體的裂隙擴(kuò)展規(guī)律。
[0012]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0013]1、本實(shí)用新型可連續(xù)對(duì)巖體施加高壓注水產(chǎn)生裂隙擴(kuò)展進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，得到巖體裂隙擴(kuò)展的形變狀態(tài)，用于研究巖體水力壓裂過程巖體裂隙擴(kuò)展情況。
[0014]2、本實(shí)用新型控壓范圍大，可實(shí)現(xiàn)80MPa控壓。。
[0015]3、本實(shí)用新型檢測(cè)精度高，系統(tǒng)抗噪聲能力強(qiáng)。
[0016]4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，適應(yīng)能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)長久持續(xù)測(cè)量?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型中應(yīng)變傳感器在巖體試件外壁上布置情況示意圖。
[0019]1.透明密封容器 2.巖體試件3.圍壓腔4.第一增壓裝置5.第一中間容器6.壓カ表7.C⑶攝像機(jī) 8.CT透視儀 9.三維移動(dòng)觀測(cè)架10.計(jì)算機(jī)11.壓力測(cè)定儀12.過濾器13.第二中間容器14.第二增壓裝置15.應(yīng)變傳感器 16.A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置 17.信號(hào)監(jiān)測(cè)儀。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步的說明:
[0021]如圖1所示，這種巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置包括透明密封容器1、巖體試件2、注水加壓裝置、裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)、變形測(cè)定系統(tǒng)，巖體試件2置于透明密封容器I中，巖體試件2與透明密封容器I器壁之間的環(huán)形腔為圍壓腔3，巖體試件2外壁上安裝有變形測(cè)定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器15 ;圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔3，注水加壓裝置通過高壓管線連接至巖體試件2中間部位，裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)連接透明密封容器1，裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)可以沿透明密封容器I周向和軸向移動(dòng)觀測(cè)，以便于直觀觀測(cè)到裂隙擴(kuò)展形態(tài)。
[0022]圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置4、第一中間容器5、壓カ表6構(gòu)成，圍壓加載系統(tǒng)通過高壓管線與圍壓腔3連接，測(cè)試運(yùn)行期間由圍壓加載系統(tǒng)通過向圍壓腔3內(nèi)注入液體對(duì)巖體試件2施加圍壓，確保橫向外載均勻，使巖體試件2始終處于均勻受載狀態(tài)。圍壓加載可連續(xù)恒定施加，亦可持續(xù)動(dòng)態(tài)施加。測(cè)試過程可根據(jù)需要通過高壓泵控制橫向外載，保證提供環(huán)形腔體對(duì)巖體試件2施加均勻的外載。
[0023]注水加壓裝置由第二增壓裝置14、第二中間容器13、過濾器12、壓カ測(cè)定儀11組成，測(cè)試運(yùn)行時(shí)由注水加壓裝置通過高壓管線向巖體試件2中間部位注液，通過高壓水壓裂巖體試件使裂隙擴(kuò)展。
[0024]變形測(cè)定系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器15、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置16、信號(hào)監(jiān)測(cè)儀17依次連接構(gòu)成，參閱圖2，應(yīng)變傳感器15設(shè)置8個(gè)，均勻分布在巖體試件2周圍，主要用于測(cè)定巖體試件2在受水力壓裂外載狀況下巖體的形變。測(cè)試運(yùn)行期間由于圍壓加載系統(tǒng)及注水加壓裝置對(duì)巖體產(chǎn)生的壓カ導(dǎo)致巖體試件2不斷發(fā)生形變，形變信號(hào)由應(yīng)變傳感器15接受，并通過A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置16將形變模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，最終由信號(hào)監(jiān)測(cè)儀17描述。
[0025]裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)由CXD攝像機(jī)7、CT透視儀8、三維移動(dòng)觀測(cè)架9、計(jì)算機(jī)10構(gòu)成，CXD攝像機(jī)7和CT透視儀8通過三維移動(dòng)觀測(cè)架9安裝在透明密封容器Iタト，CXD攝像機(jī)7連接計(jì)算機(jī)10，該系統(tǒng)可圍繞透明密封容器I通過三維移動(dòng)觀測(cè)架9周向及軸向運(yùn)動(dòng)，測(cè)試運(yùn)行時(shí)通過CT透視儀8對(duì)巖體試件2裂隙擴(kuò)展進(jìn)行掃描，并由CXD攝像機(jī)7成像并發(fā)送至計(jì)算機(jī)10中，計(jì)算機(jī)10中安裝有圖像分析系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.ー種巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，其特征在于:這種巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置包括透明密封容器(I)、巖體試件(2)、注水加壓裝置、裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)、變形測(cè)定系統(tǒng)，巖體試件(2)置于透明密封容器(I)中，巖體試件(2)與透明密封容器(I)之間的環(huán)形腔為圍壓腔(3 )，巖體試件(2 )外壁上安裝有變形測(cè)定系統(tǒng)的應(yīng)變傳感器(15);圍壓加載系統(tǒng)連接圍壓腔(3)，注水加壓裝置通過管線連接至巖體試件(2)中間部位，裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)連接透明密封容器(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的圍壓加載系統(tǒng)由第一增壓裝置(4)、第一中間容器(5)、壓カ表(6)通過管線連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的注水加壓裝置由第二增壓裝置(14)、第二中間容器(13)、過濾器(12)、壓カ測(cè)定儀(11)通過管線連接構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的變形測(cè)定系統(tǒng)由應(yīng)變傳感器(15)、A/D信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置(16)、信號(hào)監(jiān)測(cè)儀(17)依次連接組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巖體外載形變與裂隙擴(kuò)展動(dòng)態(tài)測(cè)定裝置，其特征在于:所述的裂縫擴(kuò)展觀測(cè)系統(tǒng)由CXD攝像機(jī)(7)、CT透視儀(8)、三維移動(dòng)觀測(cè)架(9)、計(jì)算機(jī)(10)構(gòu)成，CXD攝像機(jī)(7)和CT透視儀(8)通過三維移動(dòng)觀測(cè)架(9)安裝在透明密封容器(I)外，CXD攝像機(jī)(7 )連接計(jì)算機(jī)(10 )。
【文檔編號(hào)】G01N3/12GK203396653SQ201320548871
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】艾池, 李玉偉, 王婷婷, 石瑞祥, 李騰, 袁偉偉 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)