[发明专利]一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验装置

说明书

本发明涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验装置，包括试验机、围压腔和夹持夹具。试验机包括试验机刚架、刚架压头、小车、滑轨、液压轴和液压缸；围压腔包括围压筒压头、围压筒、围压筒底座、定位杆；夹持夹具包括夹持底座、立柱、支撑板、支撑辊、孔压封头、压紧件、上盖板、夹具压头、上圈、固定螺栓、探针、下板。本发明构造简单、操作方便、实用性强，能够对岩石材料及人工材料进行含围压、高温、含孔隙压力条件下的断裂韧性测试，所得到的结果更为准确，可为油田及研究机构的水力压裂模型计算提供准确的断裂韧性参数。

技术领域

本发明属于石油工程岩石力学领域，特别是涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验装置。

背景技术

我国低渗透油气田资源非常丰富，近几年我国探明的石油地质储量中，低渗透储量的比例占60％～70％，可见低渗透油田或者特(超)低渗透油田将是今后相当一个时期内增储上产的主要资源基础。低渗透储层低孔、低渗、非均质强、储量丰度低，且易受损害，绝大多数油气井必须实施压裂增产措施后方能见产能。水力压裂技术已经成为低渗透、特低渗透油田改造的重要措施，其工艺技术水平对油气的经济开发有着直接的影响。

岩石的断裂韧性是判断裂缝是否进入失稳状态的一个指标，是水力压裂设计和数值模拟中的一个重要参数。绝大多数地层岩石都含有孔隙，岩石孔隙中的流体具有一定的孔隙压力，而岩石孔隙中的压力对它的断裂韧性的影响是显著的。现阶段岩石材料的断裂韧性研究及测试均没有考虑孔隙压力的影响，岩石材料的断裂韧性测试结果不能反映地层的真实情况。此外，不考虑岩石内部孔隙压力的作用，所得到的断裂韧性测试结果用于模型计算也将不能得到准确的结果。因此有必要进行岩石材料在含孔隙压力条件下的断裂韧性试验研究。

发明内容

本发明涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验装置，能够用于研究孔隙压力、围压、温度等因素对岩石材料断裂韧性的影响，所得到的研究成果可以为水力压裂模型计算提供准确的参数支持。

本发明涉及一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验装置，其包括试验机、围压腔和夹持夹具：

所述试验机包括刚架，该刚架内安装所述围压腔，该围压腔内装有所述夹持夹具，所述试验机刚架上端安装刚架压头，用于压紧所述围压腔，该围压腔下方的试验机刚架上还包括小车，该小车下方装有滑轨，该滑轨的数量为至少两条，所述至少两条滑轨内侧的刚架上设置液压缸，该液压缸内有液压轴，该液压缸及液压轴用于将所述小车升起或降低，当液压缸及液压轴处于压缩状态时，小车可沿滑轨滑动，液压缸连接油压泵；

所述围压腔包括围压筒，该围压筒装在围压筒底座上，所述围压筒包括排气孔，该排气孔连接阀门I，所述围压筒底座包括注液孔，该注液孔连接阀门II，所述围压筒与围压筒底座之间通过密封圈密封，当向围压腔内注入液体时，排气孔用于排出围压腔内的气体；当需要排出围压腔内的液体时，排气孔用于泵入高压气体；

所述夹持夹具包括夹持底座，该夹持底座上装有立柱，上盖板通过四根所述立柱固定在所述夹持底座上，该夹持底座包括滑槽，该滑槽上设置至少一个支撑板，该支撑板上方安装待测试的试件，下板通过螺栓固定于所述夹持底座上，所述上盖板上设置夹具压头，该夹具压头穿过上盖板中心的通孔，然后与待测试的试件接触，上圈通过四根定位螺栓固定于夹具压头的外圆周，所述下板上开有至少一个探针孔，该探针孔内安放有传感器，所述上圈安装探针，该探针的底部插入所述下板的探针孔中，所述传感器通过测量探针下降距离来确定试件的变形量。

如上所述的一种孔隙压力条件下测试岩石断裂韧性的实验装置，其中，所述探针孔内安放有LVDT传感器，所述上圈安装探针，该探针的底部插入所述下板的探针孔中，LVDT传感器通过测量探针下降距离来确定试件的变形量，LVDT传感器(英文全称LinearVariable Differential Transformer)是线性可变差动变压器缩写，属于直线位移传感器。