[发明专利]卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置及方法

权利要求书

1.一种卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：包括液压泵、装填相似材料试样(11)的承压密封仓体，所述的承压密封仓体包括圆筒型合金钢体(1)、经固定螺栓(2)固定在圆筒型合金钢体(1)上的顶盖(3)和底盖(4)，承压密封仓体内预置带有凹面的钢制件(5)，预置钢制件(5)内的凹面中设有形成近长方体或正方体相似材料试样空间的六组液压枕(6)和与液压枕相配套的承载板(7)，位于相似材料试样(11)的6个面上；所述的液压泵为3个，分别经注油管路与六组液压枕(6)相连通，以X、Y、Z三轴方向向六组液压枕(6)内注油，推动承载板(7)向前运动挤压装填在承压密封仓体内相似材料，实现相似材料试样(11)的真三轴密封加载。

2.如权利要求1所述的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：所述的圆筒型合金钢体(1)由合金钢锻造加工成型；当仓体设计承压较低时，圆筒型合金钢体(1)用无缝钢管焊接法兰方式制作。

3.如权利要求1所述的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：所述的圆筒型合金钢体(1)与顶盖(2)、底盖(3)之间有密封胶垫(12)，并通过均匀分布的20-24个固定螺栓(2)相连接。

4.如权利要求1所述的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：所述的钢制件(5)为定制加工件，利用行车吊装至承压密封仓体内，当钢制件(5)尺寸较大时，可分解加工，然后在圆筒型合金钢体(1)内组合安装。

5.如权利要求1所述的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：所述的液压枕(6)的额定压力为15MPa，分辨率为1MPa，精度为1.6％FS。

6.如权利要求1所述的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：所述的六组液压枕(6)包括X轴方向第一第二液压枕(6-1、6-2)、Y轴方向第一第二液压枕(6-3、6-4)、Z轴方向第一第二液压枕(6-5、6-6)。

7.如权利要求1所述的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载装置，其特征在于：所述的承载板(7)包括X轴方向第一第二承载板(7-1、7-2)、Y轴方向第一第二承载板(7-3、7-4)、Z轴方向第一第二承载板(7-5、7-6)。

8.使用权利要求1-7任一项所述装置的卸压煤层气开发模拟的试样真三轴密封加载方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)利用固定螺栓(2)将圆筒型合金钢体(1)与底盖(4)密封连接；

(b)利用行车将钢制件(5)吊装入圆筒型合金钢体(1)内；

(c)安装Z轴方向第二液压枕(6-6)及与其相配套的Z轴方向第二承载板(7-6)，采用注油管路(13)连接第三液压泵(10)与Z轴方向第二液压枕(6-6)；

(d)安装X轴、Y轴方向的4组液压枕及与其相配套的4组承载板，采用注油管路(13)连接第一液压泵(8)与X轴方向第一第二液压枕(6-1、6-2)，并用注油管路(13)连接第二液压泵(9)与Y轴方向第一第二液压枕(6-3、6-4)；

(e)从圆筒型合金钢体(1)顶部向内装填相似材料，且边装填边夯实，制备成相似材料试样(11)；

(f)安装Z轴方向第一液压枕(6-5)及其下的Z轴方向第一承载板(7-5)，采用注油管路(13)连接第三液压泵(10)与Z轴方向第一液压枕(6-5)；

(g)用固定螺栓(2)将圆筒型合金钢体(1)与顶盖(3)密封连接；

(h)自顶盖(3)的注气口(15)注入设定压力的N₂，检查承压密封仓体的气密性；

(i)依次启动第一注液泵(8)、第二注液泵(9)、第三注液泵(10)，交替缓慢升高注入油压至预设值，从而实现相似材料试验真三轴密封加载。