[发明专利]真三轴水压致裂岩石力学试验系统

说明书

本发明提供一种能够实现大尺度岩石样品在高地应力条件下被高压水流致裂的岩石力学试验系统。其特征是采用高压气源、气驱液增压泵、柱塞式伺服泵、数字闭环伺服控制器、蓄能器以及柔性大面积扁千斤顶组成柔性伺服加载部分实现在岩石试样三个方向独立加压来实现大尺度岩石试样的真三轴柔性伺服加载；采用数字闭环伺服控制器、电液伺服阀、两台柱塞式伺服泵、蓄能器组成高压水流伺服供液部分来实现高压水流伺服供液；采用桶形整体反力框、顶底部压力厚板、多立柱抗拉机构以及V形固紧钢板组成系统反力框架部分为岩石试样高地应力模拟提供反力。

技术领域

岩石力学试验技术与设备领域

背景技术

页岩气的开发需要对储层实施压裂改造，在低渗透致密岩层中实施水压裂形成三维裂缝网络，有效提高储层岩石渗透率而达到开发资源的目的。对于如何通过试验模拟作用于大尺度岩样的三维地应力较难实现，而如何通过试验重现大尺度岩石试样在高压水流作用下的破裂效果更是困难，主要在于下面几个方面的问题难以解决：大尺度岩石试样的真三轴柔性伺服加载问题；高压水流的伺服供液问题；高地应力模拟的反力框架问题。

发明内容

本发明提供一种能够实现大尺度岩石样品在高地应力条件下被高压水流致裂的岩石力学试验系统。其特征是采用高压气源、气驱液增压泵、柱塞式伺服泵、数字闭环伺服控制器、蓄能器以及柔性大面积扁千斤顶组成柔性伺服加载部分实现在岩石试样三个方向独立加压来实现大尺度岩石试样的真三轴柔性伺服加载；采用数字闭环伺服控制器、电液伺服阀、两台柱塞式伺服泵、蓄能器组成高压水流伺服供液部分来实现高压水流伺服供液；采用桶形整体反力框、顶底部压力厚板、多立柱抗拉机构以及V形固紧钢板组成系统反力框架部分为岩石试样高地应力模拟提供反力。

真三轴水压致裂岩石力学试验系统，由岩石试样柔性伺服加载部分，高压水流伺服供液部分，系统反力框架部分共三大部分构成，所述岩石试样柔性伺服加载部分和所述高压水流伺服供液部分均与试验系统计算机控制端(35)连接；所述岩石试样柔性伺服加载部分和所述高压水流伺服供液部分分别与所述系统反力框架部分连接。

所述岩石试样柔性伺服加载部分由高压气源1，气压传感器2，第一水箱3，第一水泵4，蓄能器5，气驱液增压泵6，第一柱塞式伺服泵7，单向阀门8，第一水压传感器9，第一进水阀门10，上下扁千斤顶11，前后扁千斤顶12，左右扁千斤顶13，出水阀门14和三轴压力伺服数字控制器15组成；

所述高压水流伺服供液部分由第二水箱16，第二水泵17，第二柱塞式伺服泵18，第二水压传感器19，液压自动转换阀20，第二进水阀门21，注入钻孔22和伺服供液数字控制器23组成；

所述系统反力框架部分由上部盖板24，桶形整体反力框25，底部盖板26，桶内垫块27，紧固螺杆28，紧固螺母29，V形固紧钢板30，试样上部压板31，试样托底钢板32，注液管33和岩石试样34组成；试验系统中的岩石试样柔性伺服加载部分和高压水流伺服供液部分这两部分的同步协调由试验系统计算机控制端35来完成。

所述高压气源(1)的输出端连接有第一管道，所述第一管道分别与三个所述气驱液增压泵(6)的驱动活塞端连接；

所述气压传感器(2)设置在所述第一管道上；

所述第一水箱(3)与所述第一水泵(4)的输入端通过管道连接；

所述第一水泵(4)的输出端连接有第二管道，所述第二管道分别与三个所述气驱液增压泵(6)的输入端连接；

所述蓄能器(5)设置在所述第二管道上；

三个所述气驱液增压泵(6)的输出端通过三根第三管道分别对应连接至所述上下扁千斤顶(11)、所述前后扁千斤顶(12)和所述左右扁千斤顶(13)；

三个所述第一进水阀门(10)分别对应设置在三根所述第三管道上；