[实用新型]一种泥页岩水化膨胀应力与孔隙压力传递测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及岩石工程领域，尤其是一种泥页岩水化膨胀应力与孔隙压力传递测量装置。

背景技术

    国土资源部在“页岩气十二五规划”中公布，我国页岩气可采资源量为 25×10¹²m³，储量仍居世界第一位。但我国页岩气开发利用步伐进展非常缓慢，其制约这一进程的主要因素是缺乏针对于页岩特殊的理化性能的基础理论与配套实验设备。

    页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成，其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。页岩特点主要有低孔、特低渗、富含有机质，且遇水易膨胀软化。钻井过程中，水基钻井液浸入页岩地层，页岩吸水后，会引起黏土晶层之间的双电层作用及作用力发生变化，黏土颗粒之间的位置需重新调整，此时如果没有外力束缚，泥页岩水化将会以膨胀的形式表现出来。另外，页岩具有低孔隙度和特低渗透性特征，在一定压差下，水浸入页岩孔隙的过程是缓慢的过程，期间水的浸入也会引起所经过区域页岩的水化反应，产生黏土颗粒的结构变化，改变孔隙结构，造成水的渗透通道变化。如此，由于水的缓慢进入页岩地层，逐渐使井壁页岩发生水化膨胀，形成卡钻或井壁坍塌等严重的井下事故。因此，监测页岩吸水膨胀应力与孔隙水压力传递过程对于研究页岩井壁水化膨胀破坏强度，与破坏严重程度与速度等均具有重要的实际意义。

  实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以测泥页岩水化膨胀应力与孔隙压力传递过程的泥页岩水化膨胀应力与孔隙压力传递测量装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种泥页岩水化膨胀应力与孔隙压力传递测量装置，包括压力容器、上游接头、下游接头、下游卡板、注水装置、围压装置、热缩管、上游多孔承压板、下游多孔承压板；所述上游接头包括上游接头主体与上游接头凸台，所述压力容器两端分别为压力容器左端、压力容器右端，所述上游接头主体通过密封O型圈与压力容器左端连接，所述下游接头包括下游接头主体、下游接头凸台；所述上游接头凸台、上游多孔承压板、页岩试样、下游多孔承压板、下游接头主体顺序安装在热缩管内，所述下游卡板通过密封O型圈与压力容器右端、下游接头凸台连接；所述热缩管上设置有应力传感器传递头和孔隙压力传感器传递头，所述应力传感器传递头、孔隙压力传感器传递头直接与页岩试样的外表面接触，所述孔隙压力传感器传递头上设置有传递孔；所述压力容器上设置有应力传递筒、孔隙压力传递体，所述，所述应力传递筒通过波纹管与应力传感器传递头连接，所述所述孔隙压力传递体通过橡胶与孔隙压力传感器传递头连接，所述孔隙压力传递体上设置有通孔，所述通孔与传递孔相通；所述应力传递筒内设置有应力传感器，所述应力传感器与应力传感器传递头紧贴住，所述所述孔隙压力传递体端面上设置有孔隙压力传感器，所述孔隙压力传感器紧贴住通孔；所述上游接头设置孔隙水注入孔与围压注入孔，所述注水装置通过孔隙水注入孔与上游多孔承压板相通，所述围压装置通过围压注入孔与压力容器的内部相通，所述下游接头上设置有孔隙气出孔。

进一步的是，所述下游卡板上设置有围压出口通道，所述围压出口通道的外端设置螺栓。

进一步的是，所述应力传递筒、孔隙压力传递体均有三个。

进一步的是，所述应力传递筒、孔隙压力传递体与压力容器之间均设置密封橡胶圈。

进一步的是，所述密封橡胶圈上设置有压紧盘，所述压紧盘通过压紧螺栓与压力容器连接。

进一步的是，所述上游接头、下游卡板与压力容器之间均设置有两个连接螺栓。

进一步的是，所述围压装置为油压泵，所述注水装置为注水泵。

进步一的是，所述压力容外设置有支架、底座，所述压力容器通过支架连接在底座上。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型的一种泥页岩水化膨胀应力与孔隙压力传递测量装置，可测出页岩吸水膨胀应力与孔隙水压力传递过程，进而帮助研究页岩井壁水化膨胀破坏强度，与破坏严重程度与速度等，最终帮助页岩气的开发。

附图说明

图1是本实用新型外表面的结构示意图，

图2是本实用新型剖面的结构示意图。