[发明专利]一种真三轴高能冲击破岩实验装置及方法

权利要求书

1.一种真三轴高能冲击破岩实验装置，其特征在于，包括与钻井液管(20)、气管(22)固连的高压密封腔(6)，所述高压密封腔(6)与岩样压力腔体上端盖(7)固连，所述岩样压力腔体上端盖(7)与岩样压力室(8)固连，所述高压密封腔(6)、所述岩样压力腔体上端盖(7)和所述岩样压力室(8)固定在测试台架(14)中，所述岩样压力室(8)通过岩样压力腔体定位通孔(1201)与台架侧板(12)固连，所述岩样压力室(8)的开口与所述钻井液管(20)固连，所述钻井液管(20)依次串联所述测试台架(14)、中间容器(15)、岩屑过滤器(16)、背压器(17)、钻井液池(18)、钻井液泵(19)。

2.根据权利要求1中所述的一种真三轴高能冲击破岩实验装置，其特征在于，所述台架侧板(12)内壁安装有扭冲发生机构(5)，对钻柱系统(4)产生扭转冲击，所述台架侧板(12)上方搭有台架顶板(11)，所述台架顶板(11)上方安装有带轮传动机构(3)；所述带轮传动机构(3)包括主动带轮(301)和从动带轮(302)，所述主动带轮上方装有旋转驱动机构(1)，所述旋转驱动机构(1)带动所述主动带轮(301)转动，所述带轮传动机构(3)通过轴承盖板(303)和轴承盖板螺柱(306)与台架顶板(11)固连，所述从动带轮(302)开有花键槽并与钻柱系统(4)通过花键连接；所述钻柱系统上方装有轴冲气动震击器(2)，所述轴冲气动震击器(2)的轴向冲击应力波发生面与钻柱系统(4)接触，所述钻柱系统(4)通过所述高压密封腔(6)的中空部分进入所述岩样压力室(8)，所述岩样压力室(8)中放置有岩样(807)；围压施加机构(9)和岩样压力腔体下端盖(10)与所述岩样压力室(8)固连。

3.根据权利要求2所述的一种真三轴高能冲击破岩实验装置，其特征在于，所述钻柱系统(4)主要包括上端钻杆(401)、多维力传感器(402)、接钻头钻杆(403)、钻头(405)，所述上端钻杆(401)开有花键，与从动带轮(302)进行花键旋转传动，所述接钻头钻杆(403)开有三段阶梯轴，第一段开有外螺纹，第二段开有棘轮槽(408)，第三段下半部分中空，开有钻杆水眼(409)和内螺纹，所述上端钻杆(401)、所述多维力传感器(402)和所述接钻头钻杆(403)和所述钻头(405)依次通过螺纹进行固连。

4.根据权利要求2中所述的一种真三轴高能冲击破岩实验装置，其特征在于，滑轨(502)垂直固定在所述台架侧板(12)内壁两侧，扭冲气动震击器(501)安装在所述滑轨(502)上，所述扭冲气动震击器(501)的冲击杆对扭冲盘(503)上的冲击块(506)产生冲击，进而带动棘爪(504)对所述棘轮槽(408)产生冲击，进而所述钻柱系统(4)受到扭转冲击。

5.根据权利要求1中所述的一种真三轴高能冲击破岩实验装置，其特征在于，所述高压密封腔(6)和所述岩样压力室(8)处于严格密封的环境，所述高压密封腔(6)中装有钻杆高压浮动密封组(605)和限位密封圈(611)，与所述接钻头钻杆(403)外表面和高压密封腔体(603)中空表面紧密贴合，岩样压力腔体上端盖(701)中空部分装有岩样压力腔室密封环(703)，与所述接钻头钻杆(403)外表面和所述岩样压力腔体上端盖(701)中空表面紧密贴合。

6.根据权利要求2中所述的一种真三轴高能冲击破岩实验装置，其特征在于，所述围压施加机构(9)可对岩样(807)产生围压，通过液压孔(905)外接的伺服泵，对围压活塞(902)施加一定大小的液压，并使所述液压活塞(902)推动岩样环向压块(804)挤压所述岩样(807)。