本發(fā)明涉及巖石摩擦評價(jià)裝置及評價(jià)方法，尤其涉及一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

非常規(guī)油氣的高效開發(fā)需要進(jìn)行儲(chǔ)層改造，以在儲(chǔ)層中形成具有高導(dǎo)流能力的裂縫系統(tǒng)，從而獲得工業(yè)氣流。與常規(guī)油氣儲(chǔ)層不同的是，獲得高產(chǎn)必須最大程度激活儲(chǔ)層天然裂縫并發(fā)生剪切滑移，實(shí)現(xiàn)天然裂縫之間的相互貫通。頁巖儲(chǔ)層裂隙縫面的摩擦系數(shù)及其摩擦強(qiáng)度是天然裂縫剪切滑移形成相互貫通的縫網(wǎng)的控制因素之一。針對天然裂縫能否發(fā)生剪切滑移，目前國內(nèi)外還沒有完整并且實(shí)用的評價(jià)方法。另外，頁巖的取芯困難是是地面開展大型物模實(shí)驗(yàn)、模擬水力壓裂來評價(jià)儲(chǔ)層成縫成網(wǎng)潛力評價(jià)的制約因素。因此，利用鉆井液攜帶返至地面的不規(guī)則的儲(chǔ)層巖屑貨巖塊評價(jià)縫面摩擦系數(shù)非常重要。目前國內(nèi)外還沒有可實(shí)現(xiàn)該功能的評價(jià)裝置和評價(jià)方法，設(shè)計(jì)一套這樣的裝置非常必要，以期探究頁巖儲(chǔ)層發(fā)生剪切滑移的條件，為儲(chǔ)層改造工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。

目前，常用于測定摩擦強(qiáng)度和摩擦系數(shù)的方法是直剪法。將巖石樣品加工后，剪切滑動(dòng)的摩擦面經(jīng)過人工打磨，至光滑平整后置入上、下實(shí)驗(yàn)盒中，保證對磨面出露。然后將上、下實(shí)驗(yàn)盒出露部分完全對齊，放置在液壓壓機(jī)，下實(shí)驗(yàn)盒固定。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，上實(shí)驗(yàn)盒正上方施加正壓力，側(cè)向通過伺服液壓機(jī)施加切向力。通過改變正壓力，記錄該過程中的切向力和橫向位移，即可得出不同正壓力時(shí)的摩擦強(qiáng)度。

然而在上述的直剪法在實(shí)際的測定過程中主要存在以下弊端：使用該方案進(jìn)行摩擦強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，需要對巖石樣品兩摩擦面進(jìn)行精細(xì)的切割、打磨等處理加工流程，對樣品加工要求較高。并且，經(jīng)過打磨的巖石表面光滑均勻，粗糙度較小，而天然裂縫面往往表現(xiàn)為非均質(zhì)性強(qiáng)、粗糙度大等特性，實(shí)驗(yàn)中的打磨面與天然裂縫縫面狀態(tài)差異較大，造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果失真。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置及方法適用于形狀不規(guī)則巖石的實(shí)驗(yàn)測定，能適應(yīng)鉆井現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。

本發(fā)明提供一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置，包括待測巖石固定組件、作用力施加組件和檢測組件。

待測巖石固定組件包括一個(gè)滑動(dòng)槽和至少一個(gè)固定槽，滑動(dòng)槽和固定槽均用于放置相同質(zhì)地的待測巖石，且滑動(dòng)槽中的待測巖石和固定槽中的待測巖石具有相對的摩擦面，其中，待測巖石均嵌在滑動(dòng)槽或固定槽中的可凝固材料中，滑動(dòng)槽可相對于固定槽滑動(dòng)。

作用力施加組件包括正壓力施加機(jī)構(gòu)和切向力施加機(jī)構(gòu)，正壓力施加機(jī)構(gòu)用于在垂直于滑動(dòng)槽的滑動(dòng)方向施加壓力，切向力施加機(jī)構(gòu)用于在滑動(dòng)槽上施加沿滑動(dòng)槽的滑動(dòng)方向的作用力。

檢測組件包括位移傳感器和拉力傳感器，位移傳感器用于檢測滑動(dòng)槽相對于固定槽的移動(dòng)距離，拉力傳感器用于檢測切向力施加機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑動(dòng)槽滑動(dòng)時(shí)的作用力，以根據(jù)移動(dòng)距離、作用力、壓力和滑動(dòng)槽中的待測巖石和固定槽中的待測巖石之間的相對接觸面積獲得待測巖石的摩擦系數(shù)和待測巖石的摩擦強(qiáng)度。

本發(fā)明還提供一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)用于上述的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置中，包括：

步驟s1：將待測巖石分別安裝于待測巖石固定組件中的滑動(dòng)槽和固定槽，所述滑動(dòng)槽中的所述待測巖石和所述固定槽中的所述待測巖石具有相對的摩擦面，其中，所述待測巖石是鉆井液攜帶返至底面的頁巖儲(chǔ)層的巖屑中所篩選的；

分別在垂直于所述滑動(dòng)槽的滑動(dòng)方向施加壓力和沿所述滑動(dòng)槽的滑動(dòng)方向施加作用力，以帶動(dòng)所述滑動(dòng)槽相對于所述固定槽相對滑動(dòng)；

步驟s2：檢測所述滑動(dòng)槽相對于所述固定槽的移動(dòng)距離和切向力施加機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述滑動(dòng)槽滑動(dòng)時(shí)的作用力；

步驟s3：根據(jù)所述移動(dòng)距離、所述作用力、所述壓力和所述滑動(dòng)槽中的所述待測巖石和所述固定槽中的所述待測巖石之間的相對接觸面積獲得所述待測巖石的摩擦系數(shù)和所述待測巖石的摩擦強(qiáng)度。

本發(fā)明提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置及方法通過將形狀不規(guī)則的巖石嵌入可凝固材料中，簡化該不規(guī)則巖石的實(shí)驗(yàn)過程，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本；通過將實(shí)驗(yàn)裝置的各個(gè)組件集成化設(shè)置，使該實(shí)驗(yàn)裝置能適應(yīng)鉆井現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境；通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)化實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并同步分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，降低實(shí)驗(yàn)過程的操作難度和復(fù)雜度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的滑動(dòng)槽或固定槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的拉力室的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)平裝置的主視圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)平裝置的附視圖。

附圖標(biāo)記說明：

10-待測巖石固定組件；20-作用力施加組件；30-檢測組件；

40-數(shù)據(jù)處理組件；50-待測巖石；11-滑動(dòng)槽；

12-固定槽；13-可凝固材料；14-頂絲；

21-正壓力施加機(jī)構(gòu)；22-切向力施加機(jī)構(gòu)；31-位移傳感器；

32-拉力傳感器；33-拉力室；34-拉力螺桿；

35-固定螺栓；36-調(diào)平裝置；41-計(jì)算機(jī)；

42-數(shù)據(jù)傳輸線；221-牽引電動(dòng)機(jī)；222-牽引鋼繩；

361-懸梁；362-支撐點(diǎn)；363-調(diào)平螺絲；

364-調(diào)平螺絲孔。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的滑動(dòng)槽或固定槽的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的拉力室的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)平裝置的主視圖，圖5是本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)平裝置的附視圖。

如圖1至圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例一提供一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置，包括待測巖石固定組件10、作用力施加組件20和檢測組件30。

待測巖石固定組件10包括一個(gè)滑動(dòng)槽11和至少一個(gè)固定槽12，滑動(dòng)槽11和固定槽12均用于放置相同質(zhì)地的待測巖石50，且滑動(dòng)槽11中的待測巖石50和固定槽12中的待測巖石50具有相對的摩擦面，其中，待測巖石50均嵌在滑動(dòng)槽11或固定槽12中的可凝固材料13中，滑動(dòng)槽11可相對于固定槽12滑動(dòng)。

作用力施加組件20包括正壓力施加機(jī)構(gòu)21和切向力施加機(jī)構(gòu)22，正壓力施加機(jī)構(gòu)21用于在垂直于滑動(dòng)槽11的滑動(dòng)方向施加壓力，切向力施加機(jī)構(gòu)22用于在滑動(dòng)槽11上施加沿滑動(dòng)槽11的滑動(dòng)方向的作用力。

檢測組件30包括位移傳感器31和拉力傳感器32，位移傳感器31用于檢測滑動(dòng)槽11相對于固定槽12的移動(dòng)距離，拉力傳感器32用于檢測切向力施加機(jī)構(gòu)22帶動(dòng)滑動(dòng)槽11滑動(dòng)時(shí)的作用力，以根據(jù)移動(dòng)距離、作用力、壓力和滑動(dòng)槽11中的待測巖石50和固定槽12中的待測巖石50之間的相對接觸面積獲得待測巖石50的摩擦系數(shù)和待測巖石50的摩擦強(qiáng)度。

需要說明的是，該巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)過程中，先將已經(jīng)嵌入可凝固材料13中的待測巖石50固定在固定槽12和滑動(dòng)槽11內(nèi)，安裝固定槽12和滑動(dòng)槽11，使固定槽12和滑動(dòng)槽11中待測巖石50相對接觸。本發(fā)明實(shí)施例一中將形狀不規(guī)則的待測巖石50嵌入可凝固材料13中，再將其表面打磨時(shí)待測巖石50的待測試面暴露在外，為了滑動(dòng)槽11中的待測巖石50和固定槽12中的待測巖石50之間的相對接觸面積便于測量或計(jì)算，可將暴露的待測試面打磨成規(guī)則形狀，例如圓形或正方形，再根據(jù)測量或計(jì)算兩個(gè)相對滑動(dòng)的待測巖石50之間的相對接觸面積。避免直接打磨待測巖石50，使得待測巖石50表面紋理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，造成最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果失真。

利用作用力施加組件20中的切向力施加機(jī)構(gòu)22帶動(dòng)滑動(dòng)槽11相對固定槽12移動(dòng)，使得該滑動(dòng)槽11和固定槽12之間產(chǎn)生相對滑動(dòng)，固定在滑動(dòng)槽11和固定槽12中的待測巖石50之間也在其帶動(dòng)下相對滑動(dòng)產(chǎn)生摩擦，通過拉力傳感器32讀取該作用力的具體數(shù)值，通過位移傳感器31可讀取滑動(dòng)槽11移動(dòng)距離的具體數(shù)值。作用力施加組件20中的正壓力施加機(jī)構(gòu)21在垂直于滑動(dòng)槽11移動(dòng)方向上施加應(yīng)力，正應(yīng)力施加機(jī)構(gòu)可以是砝碼，因此應(yīng)力的具體數(shù)值可通過讀取直接獲得。獲取相對接觸面積、移動(dòng)距離、作用力和壓力具體數(shù)值后，可根據(jù)如下摩擦系數(shù)公式(1)和摩擦強(qiáng)度公式(2)分別計(jì)算待測巖石50之間的摩擦系數(shù)和摩擦強(qiáng)度。

其中，μ為摩擦系數(shù)；t為切向力施加機(jī)構(gòu)22帶動(dòng)滑動(dòng)槽11滑動(dòng)的作用力，單位為n；fn為正壓力施加機(jī)構(gòu)21施加的應(yīng)力，單位為n。

其中，σ為摩擦強(qiáng)度，單位為pa；t為切向力施加機(jī)構(gòu)22帶動(dòng)滑動(dòng)槽11滑動(dòng)的作用力，單位為n；s為滑動(dòng)槽11中的待測巖石50和固定槽12中的待測巖石50之間的相對接觸面積，單位為m²。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置中還包括配置在待測巖石固定組件10、作用力施加組件20和檢測組件30底部的實(shí)驗(yàn)臺(圖中未標(biāo)出)，該實(shí)驗(yàn)臺表面平整，利于各個(gè)組件放置與固定。在實(shí)驗(yàn)臺底部還設(shè)置有減震裝置，用于減緩滑動(dòng)槽11在移動(dòng)過程中產(chǎn)生的振動(dòng)。因此該實(shí)驗(yàn)臺可保證巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置在復(fù)雜的鉆井現(xiàn)場也能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)度。

具體的，該巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置還包括數(shù)據(jù)處理組件40，數(shù)據(jù)處理組件40和檢測組件30具有電連接，數(shù)據(jù)處理組件40用于根據(jù)檢測組件30所檢測到的移動(dòng)距離、檢測組件30所檢測到的作用力、正壓力施加機(jī)構(gòu)21施加的壓力和相對接觸面積獲得待測巖石50的摩擦系數(shù)和待測巖石50的摩擦強(qiáng)度。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置通過數(shù)據(jù)處理組件40收集、記錄和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，適應(yīng)鉆井現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境，保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度。

可選地，待測巖石固定組件10包括一個(gè)滑動(dòng)槽11和一個(gè)固定槽12，滑動(dòng)槽11和固定槽12的槽口相對放置，以使滑動(dòng)槽11內(nèi)固定的待測巖石50的表面和固定槽12內(nèi)固定的待測巖石50的表面相互接觸。

需要說明的是，巖石摩擦實(shí)驗(yàn)可包括單側(cè)剪切摩擦和雙側(cè)剪切摩擦，兩種摩擦形式表征了不同地質(zhì)環(huán)境中巖石之間的發(fā)生剪切摩擦過程。其中單側(cè)剪切摩擦可通過在待測巖石固定組件10中設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)槽11和一個(gè)固定槽12，滑動(dòng)槽11和固定槽12中的待測巖石50僅有一側(cè)相互接觸，因此表征地層巖石受到壓力后單側(cè)發(fā)生剪切摩擦的過程。

可選地，待測巖石固定組件10包括一個(gè)滑動(dòng)槽11和兩個(gè)固定槽12，滑動(dòng)槽11的槽底具有和滑動(dòng)槽11的槽口相對設(shè)置的開口，且位于滑動(dòng)槽11內(nèi)的待測巖石50具有分別露在槽口和開口之外的兩側(cè)表面，固定槽12分別設(shè)置在滑動(dòng)槽11的相對兩側(cè)，滑動(dòng)槽11的槽口分別與固定槽12的槽口和開口相對，以使滑動(dòng)槽11內(nèi)的待測巖石50的兩側(cè)表面分別與固定槽12中的待測巖石50的表面相互接觸。

需要說明的是，除了上述的單側(cè)剪切摩擦實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，本?shí)施例還提供雙側(cè)剪切摩擦實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，通過在待測巖石固定組件10中設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)槽11和兩個(gè)固定槽12，滑動(dòng)槽11的兩側(cè)分別開設(shè)有槽口和開口，滑動(dòng)槽11內(nèi)的待測巖石50兩側(cè)表面分別與位于滑動(dòng)槽11兩側(cè)的固定槽12內(nèi)的待測巖石50表面相互接觸，在待測巖石固定組件10受到正應(yīng)力施加機(jī)構(gòu)施加的應(yīng)力，同時(shí)位于兩個(gè)固定槽12之間的滑動(dòng)槽11移動(dòng)，在固定槽12內(nèi)待測巖石50的兩側(cè)表面均與固定槽12內(nèi)待測巖石50表面發(fā)生摩擦，用于模擬地測巖石受到壓力后，雙側(cè)發(fā)生剪切摩擦的過程。

進(jìn)一步地，切向力施加機(jī)構(gòu)22包括牽引電動(dòng)機(jī)221和牽引鋼繩222，牽引鋼繩222一端與牽引電動(dòng)機(jī)221的輸出軸連接，牽引鋼繩222的另一端與滑動(dòng)槽11固定連接。

需要說明的是，切向力施加機(jī)構(gòu)22為牽引電動(dòng)機(jī)221的輸出軸連接牽引鋼繩222，牽引鋼繩222另一端與滑動(dòng)槽11固定連接，因此牽引電動(dòng)機(jī)221可帶動(dòng)滑動(dòng)槽11進(jìn)行移動(dòng)。該牽引電動(dòng)機(jī)221可選用微動(dòng)電動(dòng)機(jī)、伺服液壓機(jī)或氣壓馬達(dá)等，可為滑動(dòng)槽11的移動(dòng)提供動(dòng)力即可，本發(fā)明實(shí)施例對此不加以限定。具體的，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，該牽引電動(dòng)機(jī)221可通過人工手動(dòng)控制，或與控制裝置連接，通過設(shè)定相關(guān)實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行控制。

具體的，數(shù)據(jù)處理組件40包括計(jì)算機(jī)41和用于分別連接計(jì)算機(jī)41與位移傳感器31和拉力傳感器32的數(shù)據(jù)傳輸線42；計(jì)算機(jī)41用于存儲(chǔ)移動(dòng)距離和作用力，并根據(jù)移動(dòng)距離、作用力、壓力和相對接觸面積計(jì)算獲得待測巖石50的摩擦系數(shù)和待測巖石50的摩擦強(qiáng)度。

需要說明的是，該巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置通過計(jì)算機(jī)41進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、記錄和分析，計(jì)算機(jī)41通過數(shù)據(jù)傳輸線42分別與位移傳感器31和拉力傳感器32的數(shù)據(jù)傳輸接口電連接，計(jì)算機(jī)41接收和收集分別由位移傳感器31和拉力傳感器32檢測的滑動(dòng)槽11移動(dòng)距離和帶動(dòng)滑動(dòng)槽11移動(dòng)的作用力，同時(shí)根據(jù)正應(yīng)力施加機(jī)構(gòu)施加的應(yīng)力以及測量和計(jì)算得到的待測巖石50相對接觸面積四個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)上述的摩擦系數(shù)計(jì)算公式(1)和摩擦強(qiáng)度計(jì)算公式(2)分別計(jì)算待測巖石50的摩擦系數(shù)和摩擦強(qiáng)度。相應(yīng)地，計(jì)算機(jī)41中配置有用于數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理模塊。

具體的，如圖4和圖5所示，檢測組件30還包括拉力室33，拉力傳感器32通過拉力螺桿34和固定螺栓35安裝在拉力室33內(nèi)，拉力螺桿34和固定螺栓35分別固定于拉力傳感器32的相對兩端，拉力螺桿34與牽引鋼繩222連接。

具體的，拉力室33還包括調(diào)平裝置36，調(diào)平裝置36安裝在拉力傳感器32底部，用于調(diào)節(jié)及消除拉力傳感器32在水平方向上的傾角；

調(diào)平裝置36包括至少兩根懸梁361，至少兩根懸梁361并排固定在拉力室33底部，且懸梁361在豎直方向上的高度可調(diào)節(jié)，每根懸梁361上穿設(shè)至少一個(gè)支撐點(diǎn)362，拉力傳感器32置于支撐點(diǎn)362上；

每根懸梁361端部在豎直方向上設(shè)有調(diào)平螺絲363，以調(diào)節(jié)懸梁361在豎直方向上的高度。

需要說明的是，檢測組件30中的拉力傳感器32設(shè)置于拉力室33中，分別通過固定螺栓35和拉力螺桿34固定在其兩端，拉力螺桿34與牽引鋼繩222連接，用于為連接在拉力傳感器32另一端的滑動(dòng)槽11提供動(dòng)力。其中在拉力傳感器32的底部還設(shè)有調(diào)平裝置36，調(diào)平裝置36由至少兩根懸梁361和穿設(shè)在懸梁361上的支撐點(diǎn)362構(gòu)成，拉力傳感器32置于支撐點(diǎn)362上。懸梁361的端部穿設(shè)在拉力室33側(cè)壁的調(diào)平螺絲孔364中，在豎直方向上設(shè)有調(diào)平螺絲363，調(diào)平螺絲363抵接在懸梁361端部，通過調(diào)節(jié)調(diào)平螺絲363在豎直方向上的高度從而調(diào)節(jié)懸梁361端部的高度。圖5中僅示出了拉力室33一側(cè)的調(diào)平螺絲363，在拉力室33相對一側(cè)也設(shè)有相同的調(diào)平螺絲363，分別從懸梁361的兩個(gè)端部調(diào)節(jié)其豎直方向的高度，消除拉力傳感器32在水平方向上的傾角，防止拉力傳感器32由于傾斜而造成檢測誤差。

可選的，可凝固材料13為環(huán)氧樹脂，內(nèi)嵌有待測巖石50的環(huán)氧樹脂的邊緣形狀與滑動(dòng)槽11或者固定槽12的形狀相匹配，且滑動(dòng)槽11或者固定槽12上設(shè)置有可頂緊在環(huán)氧樹脂上，以使環(huán)氧樹脂和滑動(dòng)槽11或固定槽12相對固定的頂絲14。

需要說明的是，本實(shí)施例提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置的巖石樣品尺寸較小，一般選用2-5mm的巖樣。通過可凝固材料13將形狀不規(guī)則待測巖石50固定，再將嵌入待測巖石50的可凝固材料13置入滑動(dòng)槽11或者固定槽12中，利用頂絲14頂緊該可凝固材料13，防止其在滑動(dòng)過程中松動(dòng)。

其中，可凝固材料13為熱固性材料，可選用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂或有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等，本實(shí)施例對此不加以限定。此種材料第一次加熱后成為液態(tài)物質(zhì)，將待測巖石50置入后，熱固性材料靜置固化成為不溶不融的固態(tài)物質(zhì)，通過此種材料可完成待測巖石50的固定。

本發(fā)明實(shí)施例一提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置通過將形狀不規(guī)則的巖石嵌入可凝固材料13中，簡化該不規(guī)則巖石的實(shí)驗(yàn)過程，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本；通過將實(shí)驗(yàn)裝置的各個(gè)組件集成化設(shè)置，使該實(shí)驗(yàn)裝置能適應(yīng)鉆井現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境；通過計(jì)算機(jī)41自動(dòng)化實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并同步分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，降低實(shí)驗(yàn)過程的操作難度和復(fù)雜度。

本發(fā)明實(shí)施例二還提供一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)方法，應(yīng)用于上述的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)裝置中，包括：

步驟s1：將待測巖石50分別安裝于待測巖石固定組件10中的滑動(dòng)槽11和固定槽12，所述滑動(dòng)槽11中的所述待測巖石50和所述固定槽12中的所述待測巖石50具有相對的摩擦面，其中，所述待測巖石50是鉆井液攜帶返至底面的頁巖儲(chǔ)層的巖屑中所篩選的；

分別在垂直于所述滑動(dòng)槽11的滑動(dòng)方向施加壓力和沿所述滑動(dòng)槽11的滑動(dòng)方向施加作用力，以帶動(dòng)所述滑動(dòng)槽11相對于所述固定槽12相對滑動(dòng)；

步驟s2：檢測所述滑動(dòng)槽11相對于所述固定槽12的移動(dòng)距離和切向力施加機(jī)構(gòu)22帶動(dòng)所述滑動(dòng)槽11滑動(dòng)時(shí)的作用力；

步驟s3：根據(jù)所述移動(dòng)距離、所述作用力、所述壓力和所述滑動(dòng)槽11中的所述待測巖石50和所述固定槽12中的所述待測巖石50之間的相對接觸面積獲得所述待測巖石50的摩擦系數(shù)和所述待測巖石50的摩擦強(qiáng)度。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例二提供一種巖石摩擦實(shí)驗(yàn)方法，首先將鉆井液中攜帶的巖屑篩選作為待測巖石50，將待測巖石50通過可凝固材料13固定至滑動(dòng)槽11或者固定槽12中。安裝固定槽12和滑動(dòng)槽11，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，選擇單側(cè)剪切摩擦和雙側(cè)剪切摩擦實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。啟?dòng)作用力施加組件20，是滑動(dòng)槽11相對于固定槽12移動(dòng)，在待測巖石50之間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，同時(shí)檢測組件30進(jìn)行檢測，獲取滑動(dòng)槽11移動(dòng)距離，帶動(dòng)滑動(dòng)槽11的作用力，正應(yīng)力施加機(jī)構(gòu)施加的應(yīng)力以及滑動(dòng)槽11中的待測巖石50和固定槽12中的待測巖石50之間的相對接觸面積，根據(jù)摩擦系數(shù)計(jì)算公式(1)和摩擦強(qiáng)度計(jì)算公式(2)計(jì)算，得到待測巖石50的摩擦強(qiáng)度和摩擦系數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)過程。

本發(fā)明實(shí)施例二提供的巖石摩擦實(shí)驗(yàn)方法通過將形狀不規(guī)則的巖石嵌入可凝固材料13中，簡化該不規(guī)則巖石的實(shí)驗(yàn)過程，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本；通過將實(shí)驗(yàn)裝置的各個(gè)組件集成化設(shè)置，使該實(shí)驗(yàn)裝置能適應(yīng)鉆井現(xiàn)場的復(fù)雜環(huán)境；通過計(jì)算機(jī)41自動(dòng)化實(shí)時(shí)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并同步分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度，降低實(shí)驗(yàn)過程的操作難度和復(fù)雜度。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述各方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述各方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。