[发明专利]一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置

说明书

技术领域

本发明涉及真三轴水力压裂裂缝起裂和扩展规律的物理模拟实验技术，尤其涉及一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置。

背景技术

真三轴水力压裂模拟实验装置是认识水力裂缝起裂和扩展规律的有效的室内研究手段。其是模拟油田水力压裂过程，将流体通过高压泵组注入岩样中预制模拟井筒并在井筒底部产生憋压，当压力超过岩石的加载应力和抗张强度时，发生破裂并继续扩展。岩石破坏的同时，由于其本身的弹性形变、裂纹扩展、颗粒滑移等造成局部能量的快速释放而发出瞬态弹性波，产生声发射信号。

通过对声发射信号的采集、处理、分析研究，可以推断岩石内部的裂缝形态变化，反演其破坏机理，认识水力裂缝起裂和扩展的动态规律。因此，研究科学合理的声发射监测方法，在实验基础上探讨声发射信息与岩石内部损伤演化过程的关系，对于指导油田矿场水力压裂施工等方面具有重要意义。

声发射监测在室内实验中的应用十分广泛。现有的声发射监测技术方案中，如图1所示，通常是在压力室001内放置岩样002，在压力室001的外壁上安装声发射探头003；通过声发射探头003检测岩样002在承受载荷的破裂过程中产生的声发射信号，并将声发射信号传递给压力室001外的放大器，进而实现声发射信号的室外传输。此外，对于真三轴水力压裂模拟实验，也常采用加工凹槽和沉孔的方式将声发射探头和信号线布置在岩样表面。

然而，当声发射探头不与岩样表面接触时，实验过程中岩样产生的声发射信号的传播路径较长，导致声发射探头接收到的声发射信号数量减少、能级降低；同时，外部环境噪音对声发射信号的信噪比影响也较大，进而导致实验结果的可靠性较差。当声发射探头直接布置在岩样表面沉孔中时，实验操作性较差，加工繁琐；同时，高围压条件很容易造成声发射探头的损坏。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置，有助于提高实验过程的操作性和可靠性。

本发明提供一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置，包括：承载板，所述承载板用于安装在压力室内；所述承载板上开设有至少一个安装孔，所述安装孔用于安装声发射探头；所述承载板上开设有布线凹槽，所述布线凹槽用于安装连接所述声发射探头和放大器的导线。

进一步地，所述安装孔包括：二级沉孔和三级沉孔；所述二级沉孔用于容置所述声发射探头，所述三级沉孔中安装有弹簧，所述弹簧的顶部用于与所述声发射探头的底部连接。

进一步地，所述三级沉孔的底部与所述二级沉孔的底部之间的距离小于所述弹簧的长度，以使所述生发射探头的顶部伸出所述安装孔预设长度。

进一步地，所述二级沉孔的底部与所述承载板的上表面之间的距离大于所述声发射探头的高度。

进一步地，所述二级沉孔上方还形成有一级沉孔，所述一级沉孔内安装有环形垫片，所述环形垫片用于供所述声发射探头穿过。

进一步地，所述一级沉孔与所述承载板的上表面之间的距离等于所述环形垫片的高度。

进一步地，所述布线凹槽的底部位于所述一级沉孔的底部和二级沉孔的底部之间。

进一步地，所述布线凹槽的一端分别与所述安装孔连接，所述布线凹槽的另一端汇聚并延伸至所述承载板的边缘。

本发明提供的用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置，通过将所述声发射探头安装在所述承载板上，将所述承载板安装在真三轴水力压裂模拟实验装置的压力室内。该用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置能够实现声发射探头与岩样的密切接触，缩短岩样产生的声发射信号传播到声发射探头的路径，有助于保证探头接收到的声发射信号数量和能级；同时，声发射探头与岩样的分离式连接能够保护声发射探头不被高压损坏；提高真三轴水力压裂实验的操作性和可靠性。实验结果对油田矿场水力压裂实践活动具有指导意义。

附图说明

图1为本发明现有技术中的声发射探头的安装示意图；

图2为本发明实施例一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置中承载板的结构示意图；

图3为本发明实施例一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置及声发射探头的安装示意图；

图4为本发明实施例一种用于真三轴水力压裂模拟实验的声发射探头安装装置与真三轴水力压裂模拟实验装置的连接示意图。

其中，

100-承载板；110-安装孔；

111-一级沉孔；112-二级沉孔；

113-三级沉孔；120-布线凹槽；