[实用新型]一种在液体环境中施加围压的超声波振动实验装置

说明书

一种在液体环境中施加围压的超声波振动实验装置，属于地质勘探技术领域，实验装置由自动加压系统、超声波振动系统、夹持稳定系统和储液排水系统构成。自动加压系统由顶板与液压组成，超声波振动系统安装在其下方；夹持稳定系统由两个半圆柱形夹持板和液压组成,储液排水系统由防渗漏圆筒、底座和止漏阀组成。本实用新型能够充分、全面的对岩石在底下所受应力状态进行相关研究，为进一步探究该环境下岩石破碎机理，选取最优参数，提高超声波振动碎岩效率提供理论指导，也能够该技术应用领域的扩展和理论推广做出重要的贡献。

技术领域

本实用新型属于地质勘探技术领域，特别是涉及到一种超声波振动破碎岩石的实验装置。

背景技术

随着经济技术不断进步，硬岩钻进在当今钻探工程中所占的比重越来越大，相对于传统碎岩方式，超声波振动碎岩方法碎岩效率更高，一定程度上缓解了钻头寿命短、钻进效率低、钻探成本高的困境。其原理是，超声波换能器通过变幅杆与钻头对需要破碎的岩石施加稳定高频振动，使岩石产生共振现象，有利于薄弱区微裂纹的扩展延伸与积累损伤，从而降低岩石强度，使岩石产生疲劳破坏。

在实际环境中，周围岩层对真实岩层内岩样施加一定压力，即围压，围压环境不同，岩样裂纹扩展延伸产生的横向应变也随之不同。为对相关现象进行研究，申请号201720061962.7实用新型专利：一种能够施加围压的超声波振动碎岩装置，研制出的一种通过夹持板对岩石样品施加围压的实验装置，能够实现对岩石施加围压，并解决静压力较小的问题。但是实际钻进过程中，井下环境充满钻井液，对岩样受力状态的影响不容忽视，因此进行能够还原井下环境的实验对研究岩石破碎机理至关重要。此实验装置虽然便捷有效，却无法模拟钻井液对岩样受力状态的影响，相关数据仍为空白。此外，现有实验装置也无法解决数据误差较大问题，这是由于岩石样品在超声波振动器施加压力时发生严重晃动、移位现象，严重影响实验结果的精确度。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种在液体环境中施加围压的超声波振动实验装置，能够充分、全面的对岩石在底下所受应力状态进行相关研究，为进一步探究该环境下岩石破碎机理，选取最优参数，提高超声波振动碎岩效率提供理论指导，也能够该技术应用领域的扩展和理论推广做出重要的贡献。

一种在液体环境中施加围压的超声波振动实验装置，其特征是：包括顶板、控制柜、支架、底座、变幅杆以及法兰盘，所述支架的上端与顶板通过螺栓固定连接，下端通过螺栓与底座固定连接，支架的内侧面设置有滑动轨道，外侧面下部固定设置有三角形钢板；所述顶板下部固定设置有液压Ⅰ，液压Ⅰ伸缩缸末端与超声波换能器以金属专用胶水固定连接；所述液压Ⅰ通过第一调压阀与控制柜连接；

所述底座上部两端通过螺栓固定对称设置有两个液压Ⅱ，液压Ⅱ的伸缩缸末端与夹持板焊接；底座上部夹持板与液压Ⅱ之间固定设置有防渗漏圆筒，防渗漏圆筒的底部设置有止漏阀；所述液压Ⅱ通过第二调压阀与控制柜连接；

所述法兰盘的两端与滑动轨道滑动连接，法兰盘上通过螺栓固定设置有超声波换能器，超声波换能器的下部设置有变幅杆；所述超声波换能器通过超声波发生器与控制柜连接。

所述滑动轨道为T形凹槽。

所述防渗漏圆筒直径大于夹持板，且液压Ⅱ的大直径伸缩缸穿过防渗漏圆筒筒壁，间隙密封。

所述法兰盘上设置有垫片。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：一种在液体环境中施加围压的超声波振动实验装置，能够在充满钻井液的井下环境对岩样施加围压，还原井下真实环境的岩石应力状态，填补相关数据空白；第二个目的在于增加实验室条件下，超声波振动碎岩实验中出现的岩石样品产生的晃动、不稳定现象，能够从源头解决实验数据机械误差大的问题，对提升研究精度有重要意义。

附图说明