求進(jìn)行高壓密封。密封位置的選取與密封結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)。
[0051]本申請實(shí)施例油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置的使用方法，包括如下步驟:
[0052](I)安裝試樣:在巖石試樣表面加裝熱縮管，然后將所述巖石試樣放入腔室內(nèi)；
[0053](2)試樣調(diào)整:調(diào)整壓力桿、位移傳感器使它們的尖端均與巖石表面接觸，將腔室內(nèi)信號線連通，然后關(guān)閉腔室；
[0054](3)圍壓加載:打開液體介質(zhì)進(jìn)口和出口，從液體介質(zhì)進(jìn)口注入液體介質(zhì)，直到液體介質(zhì)出口有連續(xù)液體介質(zhì)流出，關(guān)閉進(jìn)口 ；
[0055](4)升溫:利用電阻絲對腔室內(nèi)液壓油加溫，根據(jù)試驗(yàn)要求加溫至指定值即可，此時(shí)關(guān)閉液體介質(zhì)出口，達(dá)到目標(biāo)溫度后保持溫度不變；
[0056](5)孔隙壓力加載:根據(jù)試驗(yàn)要求，通過孔隙壓力進(jìn)口選擇注入介質(zhì)，使其達(dá)到試驗(yàn)設(shè)置孔隙壓力，孔壓通過孔隙壓力傳感器測試；
[0057](6)軸向加壓:試驗(yàn)通過位移控制或者壓力控制加載，通過壓力桿壓力油進(jìn)口提供壓力使壓力桿不斷壓入巖石，直到試樣破壞，停止試驗(yàn)，試驗(yàn)過程記錄壓力桿應(yīng)力傳感器和位移傳感器值。軸向壓力通過壓力桿應(yīng)力傳感器測試，圍壓通過圍壓傳感器測試。
[0058]實(shí)施例1:
[0059]如圖1所述，本申請實(shí)施例1油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，包括腔室1、試樣2、進(jìn)油口(液體介質(zhì)進(jìn)口)3、出油口(液體介質(zhì)出口)4、壓力桿5、壓力油進(jìn)口6、位移傳感器7、軸向應(yīng)力傳感器8、高溫電阻絲9、溫度傳感器10、孔隙介質(zhì)進(jìn)氣(油)口 11、透氣(油)石12、針孔插座13、高壓密封14、壓力桿應(yīng)力傳感器15、孔隙壓力傳感器16以及圍壓傳感器17等。
[0060]本申請實(shí)施例1油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置的使用方法包括如下步驟:[0061 ] (I)裝試樣:將油氣儲層巖石加工成直徑50mm、高度25mm圓柱形試樣2，在試樣2外面加裝熱縮管(作用是將巖石與圍壓里面的油分開)，然后將試樣2放入三軸腔室I內(nèi)。
[0062](2)調(diào)整壓力桿5、位移傳感器7使它們的尖端均與巖石試樣2表面接觸，將三軸腔室I內(nèi)信號線針孔插座13連上，然后扣上三軸腔室I。
[0063](3)打開進(jìn)油口 3和出油口 4，從進(jìn)油口 3注入1號航空液壓油，直到出油口 4有連續(xù)液壓油流出，關(guān)閉進(jìn)油口 3。
[0064](4)加溫:利用高溫電阻絲9對三軸腔室I內(nèi)液壓油加溫，根據(jù)試驗(yàn)要求加溫至指定值即可，此時(shí)關(guān)閉出油口 4。裝置采用的是恒溫系統(tǒng)，設(shè)定好溫度后，溫度會保持不變。
[0065](5)三向的應(yīng)力加載:通過進(jìn)油口 3對圍壓進(jìn)行加載，通過軸向壓力桿5對軸壓進(jìn)行加載至指定的應(yīng)力即可，采用伺服系統(tǒng)可以保持三向的應(yīng)力在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持恒定，軸向壓力通過壓力桿應(yīng)力傳感器15測試，圍壓通過圍壓傳感器17測試。
[0066](6)孔隙壓力加載:根據(jù)試驗(yàn)要求，通過孔隙壓力進(jìn)氣(油)口 11選擇注入氣體或者壓力油，使其達(dá)到試驗(yàn)設(shè)置孔隙壓力，孔壓通過孔隙壓力傳感器16測試。
[0067](7)試驗(yàn)通過位移控制或者壓力控制加載，通過壓力桿壓力油進(jìn)口 6提供壓力使壓力桿5不斷壓入巖石，直到試樣破壞，停止試驗(yàn)，試驗(yàn)過程記錄壓力桿應(yīng)力傳感器15和位移傳感器7值。
[0068]上述本申請實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0069]1、本發(fā)明提供了一種真實(shí)模擬油氣儲層巖石在應(yīng)力場、溫度場、孔壓場多場耦合條件下的硬度測試的裝置。彌補(bǔ)了現(xiàn)有設(shè)備未考慮多場耦合引起的巖石硬度的變化特征，為石油工程鉆井提供了更加準(zhǔn)確的前期數(shù)據(jù)。
[0070]2、本發(fā)明采用伺服系統(tǒng)用于將巖石試樣所承受的圍壓、軸向壓力及孔隙壓力在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持恒定，進(jìn)一步提高了設(shè)備的穩(wěn)定性與測試數(shù)據(jù)的真實(shí)性。
[0071]3、本發(fā)明硬度測試裝置采用的均是常規(guī)元件，且裝置各元件組合合理，操作簡單，性能穩(wěn)定，成本低。
[0072]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述硬度測試裝置包括: 腔室，其內(nèi)部用于放置巖石試樣及巖石試樣周圍的液體介質(zhì)，所述液體介質(zhì)對巖石試樣周圍提供圍壓； 施壓裝置，用于對巖石表面施加壓力； 升溫裝置，用于對腔室內(nèi)的液體介質(zhì)加熱，以調(diào)節(jié)巖石試樣的環(huán)境溫度； 孔隙加壓裝置，用于向巖石試樣內(nèi)部的孔隙填充介質(zhì)，使其達(dá)到試驗(yàn)設(shè)置的孔隙壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述腔室設(shè)置有所述液體介質(zhì)進(jìn)口與液體介質(zhì)出口，所述介質(zhì)為液壓油。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:還包括圍壓傳感器，用于測量所述液體介質(zhì)對巖石試樣施加的圍壓壓力值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述升溫裝置包括電阻絲和溫度傳感器，所述電阻絲設(shè)置在腔室內(nèi)部，用于對所述液體介質(zhì)加熱。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述施壓裝置包括壓力桿，所述壓力桿與巖石試樣表面接觸，對所述巖石試樣軸向施壓;所述壓力桿設(shè)置有壓力油進(jìn)口，向其中充壓力油以提供壓力使壓力桿不斷壓入巖石。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述壓力桿軸向方向上分別設(shè)置有位移傳感器及壓力桿應(yīng)力傳感器，所述位移傳感器用于測量壓力桿的上下位移，所述壓力桿應(yīng)力傳感器用于測量施加的壓力值。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述孔隙加壓裝置包括與巖石表面接觸的孔隙壓力進(jìn)口以及孔隙壓力傳感器，所述孔隙壓力進(jìn)口注入介質(zhì)到孔隙中，所述介質(zhì)為氣體或者壓力油。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述硬度測試裝置還包括伺服系統(tǒng)，所述圍壓傳感器、壓力桿應(yīng)力傳感器及孔隙壓力傳感器分別與所述伺服系統(tǒng)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置，其特征在于:所述巖石試樣表面加裝熱縮管。10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置的使用方法，其特征在于:所述使用方法包括: 在巖石試樣表面加裝熱縮管，將所述巖石試樣放入腔室內(nèi)； 調(diào)整壓力桿、位移傳感器使它們的尖端均與巖石表面接觸，將腔室內(nèi)信號線連通，關(guān)閉腔室； 打開液體介質(zhì)進(jìn)口和液體介質(zhì)出口，從液體介質(zhì)進(jìn)口注入液體介質(zhì)，直到液體介質(zhì)出口有連續(xù)液體介質(zhì)流出，關(guān)閉液體介質(zhì)進(jìn)口 ； 利用電阻絲對腔室內(nèi)液體介質(zhì)加溫，根據(jù)試驗(yàn)要求加溫至指定值，此時(shí)關(guān)閉液體介質(zhì)出口，達(dá)到目標(biāo)溫度后保持溫度不變； 通過孔隙壓力進(jìn)口注入介質(zhì)，使其達(dá)到試驗(yàn)設(shè)置孔隙壓力，孔壓通過孔隙壓力傳感器測試； 試驗(yàn)通過位移控制或者壓力控制加載，通過壓力桿壓力油進(jìn)口提供壓力使壓力桿不斷壓入巖石，直到試樣破壞，停止試驗(yàn)，試驗(yàn)過程記錄壓力桿應(yīng)力傳感器值和位移傳感器值。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油氣儲層巖石多場耦合硬度測試裝置及其使用方法，所述硬度測試裝置包括：腔室,其內(nèi)部用于放置巖石試樣及巖石試樣周圍的液體介質(zhì)；施壓裝置，用于對巖石表面施加壓力；升溫裝置，用于對腔室內(nèi)的液體介質(zhì)加熱，以調(diào)節(jié)巖石試樣的環(huán)境溫度；孔隙加壓裝置，用于向巖石試樣內(nèi)部的孔隙填充介質(zhì)，使其達(dá)到試驗(yàn)設(shè)置孔隙壓力。本發(fā)明是真實(shí)模擬油氣儲層巖石在應(yīng)力場、溫度場、孔壓場多場耦合條件下的硬度測試的裝置，彌補(bǔ)了現(xiàn)有設(shè)備未考慮多場耦合引起的巖石硬度的變化特征，為石油工程鉆井提供了更加準(zhǔn)確的前期數(shù)據(jù)，且設(shè)備操作簡單，性能穩(wěn)定。
【IPC分類】G01N3/40, G01N3/10
【公開號】CN105675418
【申請?zhí)枴緾N201610160531
【發(fā)明人】徐峰, 楊春和, 郭印同, 張萍, 王磊, 魏元龍, 侯振坤, 汪虎
【申請人】中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月21日