CN111579382A - 一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法 - Google Patents
一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111579382A CN111579382A CN202010278547.3A CN202010278547A CN111579382A CN 111579382 A CN111579382 A CN 111579382A CN 202010278547 A CN202010278547 A CN 202010278547A CN 111579382 A CN111579382 A CN 111579382A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plate
- square plate
- cylinder
- pressure
- fan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 131
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 64
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 58
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 51
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 51
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 43
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 claims description 25
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 19
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 19
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 claims description 17
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 12
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 12
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 15
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 description 13
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0001—Type of application of the stress
- G01N2203/0003—Steady
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0019—Compressive
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/003—Generation of the force
- G01N2203/0042—Pneumatic or hydraulic means
- G01N2203/0048—Hydraulic means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/022—Environment of the test
- G01N2203/0222—Temperature
- G01N2203/0226—High temperature; Heating means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/025—Geometry of the test
- G01N2203/0256—Triaxial, i.e. the forces being applied along three normal axes of the specimen
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，包括水平固定底盘和减速电机，水平固定底盘的底部固定连接有若干根圆周阵列的支柱，水平固定底盘的上表面转动设置有实验箱体，实验箱体内放置有岩心试件，以实验箱体的左右水平方向为x向，以实验箱体的前后水平方向为y向，以实验箱体的上下垂直方向为z向，实验箱体的内部左侧设置有x向施压机构，实验箱体的内部前侧设置有y向施压机构，实验箱体的底部设置有z向施压机构，实验箱体的底部通过带传动机构与减速电机的主轴传动连接。本发明能够模拟岩心三轴方向的应力及孔隙压力，通过向岩心试件注入热蒸汽模拟稠油热采，并通过旋转实验箱体实现复杂渗流测试。
Description
技术领域
本发明涉及稠油热采以及非常规有机质页岩油有效开发实验技术领域，具体的说，涉及一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法。
背景技术
目前页岩油技术开发往往涉及到三维地层应力和孔隙压力技术条件，考虑有机质内页岩油流动存在临界压力梯度，有机质通过扩散形式向无机质孔隙供液，无机质与裂缝间窜流。
应力作用下岩层中三维流体运动的微分方程为：
通过对构造应力场和渗流耦合方程建立，可对油气运移的流体势场进行数值模拟，从而对油气运移方向和聚集分布进行定量预测。
利用现有的方法来研究有机质页岩油的渗流往往存在如下问题：1) 不能进行地层构造压力模拟；2) 地层孔隙压力无法添加；3) 页岩油无法在岩心内通过热蒸汽加热实现渗流；4) 缺乏对复杂井网同时渗流的研究。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法，本发明能够模拟岩心三轴方向的应力及孔隙压力，通过向岩心试件注入热蒸汽模拟稠油热采，并通过旋转实验箱体实现复杂渗流测试。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，包括水平固定底盘和减速电机，水平固定底盘的底部固定连接有若干根圆周阵列的支柱，水平固定底盘的上表面转动设置有实验箱体，实验箱体内放置有岩心试件，以实验箱体的左右水平方向为x向，以实验箱体的前后水平方向为y向，以实验箱体的上下垂直方向为z向，实验箱体的内部左侧设置有x向施压机构，实验箱体的内部前侧设置有y向施压机构，实验箱体的底部设置有z向施压机构，实验箱体的底部通过带传动机构与减速电机的主轴传动连接。
实验箱体包括水平转盘、圆筒体和轴压盖板，圆筒体的顶部和底部均敞口，水平转盘的上表面外边沿设有第一环形台阶，圆筒体的底部内圆周与环形台阶的竖直外圆周紧密贴合，圆筒体的底部外边沿一体成型有环形凸板，环形凸板的下表面与环形台阶的水平底面紧压接触，环形凸板上圆周阵列螺纹连接有若干根紧固螺栓，各根紧固螺栓的内端均穿过环形凸板并螺纹固定连接在水平转盘上，水平固定底盘的中部开设有上下通透的轴承孔，水平转盘的下表面中部一体成型有中空转轴，水平固定底盘的上表面同中心开设有至少两道环形凹槽，每道环形凹槽内均间隔滚动设有若干个滚珠，各个滚珠的顶部均凸出相应环形凹槽的顶部，水平转盘的下表面压设在各个滚珠上，中空转轴的下端穿过轴承孔且位于水平固定底盘的下方，中空转轴的上侧部外圆周与轴承孔之间转动连接并转配有轴承，中空转轴的下侧部外圆周通过键固定套装有第一带轮，减速电机的主轴上固定套装有第二带轮，第一带轮和第二带轮之间通过皮带传动连接，岩心试件同中心设置在圆筒体内部，轴压盖板压紧在岩心试件的上表面并安装在圆筒体的顶部。
岩心试件为长方体结构，岩心试件的横截面为正方形，所述正方形的对角线的长度小于圆筒体的内径，岩心试件的中心处开设有上下通透的第一中心圆孔，岩心试件内部开设有至少三个顶部均敞口的加热盲孔，所有的加热盲孔围绕第一中心圆孔均匀设置，岩心试件的高度小于圆筒体的高度，岩心试件的底部压接在水平转盘的上表面；
x向施压机构包括第一中空膨胀方板，第一中空膨胀方板所在平面沿前后方向竖向设置，第一中空膨胀方板设置在圆筒体内部左侧部且位于岩心试件的左侧，第一中空膨胀方板的右侧面与岩心试件的左侧面紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧和圆筒体的左侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第一扇形板，第一中空膨胀方板的顶部中心开设有与第一中空膨胀方板的内腔连通的第一安装孔，第一安装孔上固定安装有第一压力液导管，圆筒体内部右侧部设置有位于岩心试件的右侧的第一实心方板，第一实心方板的尺寸和第一中空膨胀方板的尺寸相同，第一实心方板和第一中空膨胀方板左右对称，第一实心方板的左侧面与岩心试件的右侧面紧压接触，第一实心方板的右侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一实心方板的右侧和圆筒体的右侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第二扇形板，第二扇形板和第一扇形板的结构相同且左右对称，第一中空膨胀方板、第一实心方板、第一扇形板、第二扇形板和岩心试件的高度均相同；
y向施压机构包括第二中空膨胀方板，第二中空膨胀方板所在平面沿左右方向竖向设置，第二中空膨胀方板设置在圆筒体内部前侧部且位于岩心试件的前侧，第二中空膨胀方板的后侧面与岩心试件的前侧面紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧和圆筒体的前侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第三扇形板，第二中空膨胀方板的顶部中心开设有与第二中空膨胀方板的内腔连通的第二安装孔，第二安装孔上固定安装有第二压力液导管，圆筒体内部后侧部设置有位于岩心试件的后侧的第二实心方板，第二实心方板的尺寸和第二中空膨胀方板的尺寸相同，第二实心方板和第二中空膨胀方板前后对称，第二实心方板的前侧面与岩心试件的后侧面紧压接触，第二实心方板的后侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二实心方板的后侧和圆筒体的后侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第四扇形板，第四扇形板和第三扇形板的结构相同且左右对称，第二中空膨胀方板、第二实心方板、第三扇形板、第四扇形板和岩心试件的高度均相同；
第一中空膨胀方板和第二中空膨胀方板的结构相同且相互垂直布置，第一实心方板和第二实心方板的结构相同且相互垂直布置，第一扇形板、第二扇形板、第三扇形板和第四扇形板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置，第一中空膨胀方板的前侧面、第二中空膨胀方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第一扇形长条板，第二中空膨胀方板的右侧面、第一实心方板的前侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第二扇形长条板，第一实心方板的后侧面、第二实心方板的右侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第三扇形长条板，第一中空膨胀方板的后侧面、第二实心方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第四扇形长条板，第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置；
z向施压机构包括轴压油缸和轴压升降板，轴压油缸同中心竖向设置在中空转轴内部，轴压油缸的缸体顶部固定连接在水平转盘的下表面，水平转盘的中部开设有上大下小的T型孔，轴压升降板水平设置且匹配安装在T型孔的上部大孔中，轴压升降板的尺寸和T型孔的上部大孔的尺寸相同，轴压升降板的厚度和T型孔的上部大孔的深度相同，轴压升降板的上表面与岩心试件的下表面紧压接触，轴压油缸的活塞杆向上伸出缸体并匹配穿过T型孔的下部小孔，轴压油缸的活塞杆的顶部与轴压升降板的下表面固定连接，轴压升降板、轴压油缸的活塞杆和轴压油缸的缸体底部同中心均开设有上下通透的第二中心圆孔，第二中心圆孔与第一中心圆孔的内径相同且上下对应。
本发明还包括孔隙压力机构，孔隙压力机构包括一根孔压轴，孔压轴竖向插接在第二中心圆孔中，孔压轴的外圆周与第二中心圆孔的内壁紧密贴合，孔压轴的底部一体成型有横杆，横杆固定连接在轴压油缸的缸体底部，孔压轴的中部开设有同中心的孔压液压油注入孔，孔压轴的上部一体成型有插接在第一中心圆孔中的柔性膨胀管，柔性膨胀管的顶部封堵，柔性膨胀管的外圆周与第一中心圆孔的内壁紧密贴合，孔压液压油注入孔的顶部与柔性膨胀管的内腔连通；
轴压升降板上开设有若干条圆环形的渗流通道槽，渗流通道槽的上侧敞口，所有的渗流通道槽之间通过沿径向开设的液体流道连通，孔压轴的外圆周与轴压升降板内圈相接触的位置开设有环形导流槽，液体流道的内端口与环形导流槽上端口连通，孔压轴中沿竖向开设有渗流液排出孔，渗流液排出孔的顶部与环形导流槽的底部连通。
轴压盖板的上表面中部固定安装有加热箱，加热箱内设置有电加热丝，加热箱中储存有液体，加热箱的顶部中心安装有鼓风器，四个加热盲孔内均安装有加热管，加热箱与各根加热管之间均通过一根热蒸汽管连接，第一压力液导管、第二压力液导管和各根热蒸汽管均穿过轴压盖板。
第一中空膨胀方板、第一实心方板、第二中空膨胀方板和第二实心方板的中部均开设有圆形通孔，各个圆形通孔中均固定安装有渗流器，渗流器呈中空圆盘结构，渗流器的内侧面均匀开设有渗流孔，渗流器的外侧面中部固定连接有渗流管，左侧的渗流管水平向左依次穿过第一扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的左侧，右侧的渗流管水平向右依次穿过第二扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的右侧，前侧的渗流管水平向前依次穿过第三扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的前侧，后侧的渗流管水平向后依次穿过第四扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的后侧；
轴压盖板为圆形板，轴压盖板的外径与圆筒体的内径相等，轴压盖板的外边沿圆周阵列设置有四块第一扇形卡板，圆筒体的顶部内圆周设有第二环形台阶，第一扇形卡板的外径与第二环形台阶的内径相等，圆筒体的顶部边沿圆周阵列设置有四块位于第二环形台阶正上方的第二扇形卡板，第二扇形卡板的外边沿与圆筒体的顶部边沿一体成型，第二扇形卡板的内边沿与圆筒体的内壁齐平，第一扇形卡板和第二扇形卡板的圆心角均为30°～45°，第一扇形卡板卡设在第二扇形卡板和第二环形台阶的水平底面之间。
一种可模拟径向压力的真三轴实验装置的实验方法，包括以下步骤：
（1）、打开实验箱体：先旋转轴压盖板，使四块第一扇形卡板和四块第二扇形卡板错位，从而将轴压盖板从圆筒体的顶部拿下来，如此，便打开了实验箱体，然后拿出第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板，为放置岩心试件做准备；
（2）将岩心试件放置到实验箱体内，并固定好岩心试件：首先控制轴压油缸的活塞杆向上伸出，使轴压升降板缓慢向上升至圆筒体的顶部，然后将岩心试件放置在轴压升降板，再控制轴压油缸的活塞杆向下缩回，使轴压升降板缓慢向下回落至水平转盘上的T型孔的上部大孔中，从而使岩心试件放置到圆筒体内且位于第一中空膨胀方板、第二中空膨胀方板、第一实心方板和第二实心方板围成的长方体空间中，再将第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板分别***到对应的扇形空间中，进而固定好岩心试件；
（3）、安装好轴压盖板，将实验箱体封闭：将轴压盖板放置到圆筒体顶部，旋转轴压盖板，使四块第一扇形卡板和四块第二扇形卡上下对应卡接，从而保证轴压盖板在轴向锁死，将实验箱体封闭；
（4）、将四根热蒸汽管分别与岩心试件中的四个加热盲孔内的加热管连接；
（5）、打开实验室的压力控制***，分别通过第一压力液导管和第二压力液导管向第一中空膨胀方板和第二中空膨胀方板内注入压力液，同时控制轴向油缸使轴向油缸的活塞杆推动轴压升降板向上施压，以及通过孔压轴中的孔压液压油注入孔向柔性膨胀管中注入孔压液压油，使柔性膨胀管整体径向膨胀挤压岩心试件的第一中心圆孔内壁，如此，便能够模拟岩心试件分别在x、y、z三轴方向上的受到的压力以及岩心试件的内部孔压，根据注入量分别控制x、y、z三轴方向的压力和孔压的大小，实现岩心试件的真三轴应力条件；
（6）、打开实验室的温度控制器，使电加热丝通电，将加热箱中的液体加热产生热蒸汽，打开鼓风器将加热箱中的热蒸汽通过热蒸汽管吹入加热管内，并通过加热管注入到岩心试件中，使岩心试件的温度加热至预定值；
（7）、打开实验室的渗流控制器，将渗流液分别通过四根渗流管注入到四个渗流器中，渗流液通过渗流器的各个渗流孔开始渗透岩心试件；
（8）、打开实验室的转速控制器，启动减速电机，并控制好减速电机的转速，减速电机的主轴通过带传动机构传动中空转轴，中空转轴带动水平转盘在水平固定底盘上旋转，从而使圆筒体旋转，便能通过旋转方式模拟地层在地层构造应力状态下的渗流状态；
（9）、渗流开始后，测试渗流相关的实验数据；
（10）、渗流测试结束，停止减速电机，使圆筒体停止旋转，再通过压力控制***将压力液和孔压液压油抽出，控制轴压油缸的活塞杆向下缩回，如此，x、y、z三轴方向的压力及孔压均完成泄压，关闭温度控制器，使电加热丝断电，停止加热；
（11）、重复步骤（1），控制轴压油缸的活塞杆向上伸出，使轴压升降板向上推出岩心试件，拿出岩心试件，测试岩心试件的数据，完成实验。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明针对稠油热采以及非常规有机质页岩油有效开发技术领域所具有的复杂渗流及多向压力条件特点，设计了一种便于在拥有真三轴压力条件下的实验中可以进行稠油热采，并且可以通过旋转实验箱体用离心力模拟地层构造地层在地层构造应力状态下的渗流状态的页岩油渗流实验装置，其中本发明还设计有孔隙压力机构可以实现岩心在地层的高温状态下的孔压模拟实验。
本发明通过对岩心试件施加孔压以及向岩心试件内注入热蒸汽进行加热的手段为渗流条件进行了优化，通过旋转方式模拟了地层在地层构造应力状态下的渗流状态，优化了渗流液排出结构（渗流通道槽）充分模拟了地层渗滤原始状态，并且将渗滤与热采相结合，实现了渗滤和热采的耦合作用。
本发明能够做到以下模拟实验：
（1）实现复杂井网干渗流干扰问题及影响的模拟测试；
（2）通过加热蒸汽的方式，能够模拟研究稠油热采状态下的页岩油渗流状态；
（3）通过旋转实验箱体模拟地层构造应力对渗流的影响；
（4）通过增加孔隙压力机构，模拟研究孔隙压力对渗流的影响。
综上述所，本发明能够模拟岩心三轴方向的应力及孔隙压力，通过向岩心试件注入热蒸汽模拟稠油热采，并通过旋转实验箱体实现复杂渗流测试。
附图说明
图1是本发明的轴测图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的左视图。
图4是图2中A-A向剖视图。
图5是图3中B-B向剖视图。
图6是本发明的俯视图。
图7是图6中C-C向剖视图。
图8是本发明的第一中空膨胀方板的结构示意图。
图9是本发明的第一中空膨胀方板的结构剖视图。
图10是本发明的渗流器的结构剖视图。
图11是本发明的轴压盖板的结构示意图。
图12是图5中D处局部放大图。
图13是图5中E处局部放大图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
如图1-图13所示，一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，包括水平固定底盘1和减速电机，水平固定底盘1的底部固定连接有若干根圆周阵列的支柱2，水平固定底盘1的上表面转动设置有实验箱体，实验箱体内放置有岩心试件3，以实验箱体的左右水平方向为x向，以实验箱体的前后水平方向为y向，以实验箱体的上下垂直方向为z向，实验箱体的内部左侧设置有x向施压机构，实验箱体的内部前侧设置有y向施压机构，实验箱体的底部设置有z向施压机构，实验箱体的底部通过带传动机构与减速电机的主轴传动连接。
实验箱体包括水平转盘4、圆筒体5和轴压盖板6，圆筒体5的顶部和底部均敞口，水平转盘4的上表面外边沿设有第一环形台阶，圆筒体5的底部内圆周与环形台阶的竖直外圆周紧密贴合，圆筒体5的底部外边沿一体成型有环形凸板7，环形凸板7的下表面与环形台阶的水平底面紧压接触，环形凸板7上圆周阵列螺纹连接有若干根紧固螺栓22，各根紧固螺栓22的内端均穿过环形凸板7并螺纹固定连接在水平转盘4上，水平固定底盘1的中部开设有上下通透的轴承孔，水平转盘4的下表面中部一体成型有中空转轴8，水平固定底盘1的上表面同中心开设有至少两道环形凹槽9，每道环形凹槽9内均间隔滚动设有若干个滚珠10，各个滚珠10的顶部均凸出相应环形凹槽9的顶部，水平转盘4的下表面压设在各个滚珠10上，中空转轴8的下端穿过轴承孔且位于水平固定底盘1的下方，中空转轴8的上侧部外圆周与轴承孔之间转动连接并转配有轴承，中空转轴8的下侧部外圆周通过键固定套装有第一带轮11，减速电机的主轴上固定套装有第二带轮，第一带轮11和第二带轮之间通过皮带传动连接，岩心试件3同中心设置在圆筒体5内部，轴压盖板6压紧在岩心试件3的上表面并安装在圆筒体5的顶部。减速电机、第二带轮和皮带图中均未示。
岩心试件3为长方体结构，岩心试件3的横截面为正方形，所述正方形的对角线的长度小于圆筒体5的内径，岩心试件3的中心处开设有上下通透的第一中心圆孔12，岩心试件3内部开设有至少三个顶部均敞口的加热盲孔13，所有的加热盲孔13围绕第一中心圆孔12均匀设置，岩心试件3的高度小于圆筒体5的高度，岩心试件3的底部压接在水平转盘4的上表面；
x向施压机构包括第一中空膨胀方板14，第一中空膨胀方板14所在平面沿前后方向竖向设置，第一中空膨胀方板14设置在圆筒体5内部左侧部且位于岩心试件3的左侧，第一中空膨胀方板14的右侧面与岩心试件3的左侧面紧压接触，第一中空膨胀方板14的左侧前后两棱边分别与圆筒体5的内壁紧压接触，第一中空膨胀方板14的左侧和圆筒体5的左侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第一扇形板15，第一中空膨胀方板14的顶部中心开设有与第一中空膨胀方板14的内腔连通的第一安装孔16，第一安装孔16上固定安装有第一压力液导管17，圆筒体5内部右侧部设置有位于岩心试件3的右侧的第一实心方板18，第一实心方板18的尺寸和第一中空膨胀方板14的尺寸相同，第一实心方板18和第一中空膨胀方板14左右对称，第一实心方板18的左侧面与岩心试件3的右侧面紧压接触，第一实心方板18的右侧前后两棱边分别与圆筒体5的内壁紧压接触，第一实心方板18的右侧和圆筒体5的右侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第二扇形板19，第二扇形板19和第一扇形板15的结构相同且左右对称，第一中空膨胀方板14、第一实心方板18、第一扇形板15、第二扇形板19和岩心试件3的高度均相同；
y向施压机构包括第二中空膨胀方板20，第二中空膨胀方板20所在平面沿左右方向竖向设置，第二中空膨胀方板20设置在圆筒体5内部前侧部且位于岩心试件3的前侧，第二中空膨胀方板20的后侧面与岩心试件3的前侧面紧压接触，第二中空膨胀方板20的前侧左右两棱边分别与圆筒体5的内壁紧压接触，第二中空膨胀方板20的前侧和圆筒体5的前侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第三扇形板21，第二中空膨胀方板20的顶部中心开设有与第二中空膨胀方板20的内腔连通的第二安装孔，第二安装孔上固定安装有第二压力液导管23，圆筒体5内部后侧部设置有位于岩心试件3的后侧的第二实心方板24，第二实心方板24的尺寸和第二中空膨胀方板20的尺寸相同，第二实心方板24和第二中空膨胀方板20前后对称，第二实心方板24的前侧面与岩心试件3的后侧面紧压接触，第二实心方板24的后侧左右两棱边分别与圆筒体5的内壁紧压接触，第二实心方板24的后侧和圆筒体5的后侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第四扇形板25，第四扇形板25和第三扇形板21的结构相同且左右对称，第二中空膨胀方板20、第二实心方板24、第三扇形板21、第四扇形板25和岩心试件3的高度均相同；
第一中空膨胀方板14和第二中空膨胀方板20的结构相同且相互垂直布置，第一实心方板18和第二实心方板24的结构相同且相互垂直布置，第一扇形板15、第二扇形板19、第三扇形板21和第四扇形板25的结构相同且在圆筒体5内部圆周阵列布置，第一中空膨胀方板14的前侧面、第二中空膨胀方板20的左侧面和圆筒体5的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第一扇形长条板26，第二中空膨胀方板20的右侧面、第一实心方板18的前侧面和圆筒体5的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第二扇形长条板27，第一实心方板18的后侧面、第二实心方板24的右侧面和圆筒体5的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第三扇形长条板28，第一中空膨胀方板14的后侧面、第二实心方板24的左侧面和圆筒体5的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第四扇形长条板29，第一扇形长条板26、第二扇形长条板27、第三扇形长条板28和第四扇形长条板29的结构相同且在圆筒体5内部圆周阵列布置；
z向施压机构包括轴压油缸30和轴压升降板31，轴压油缸30同中心竖向设置在中空转轴8内部，轴压油缸30的缸体顶部固定连接在水平转盘4的下表面，水平转盘4的中部开设有上大下小的T型孔，轴压升降板31水平设置且匹配安装在T型孔的上部大孔中，轴压升降板31的尺寸和T型孔的上部大孔的尺寸相同，轴压升降板31的厚度和T型孔的上部大孔的深度相同，轴压升降板31的上表面与岩心试件3的下表面紧压接触，轴压油缸30的活塞杆向上伸出缸体并匹配穿过T型孔的下部小孔，轴压油缸30的活塞杆的顶部与轴压升降板31的下表面固定连接，轴压升降板31、轴压油缸30的活塞杆和轴压油缸30的缸体底部同中心均开设有上下通透的第二中心圆孔，第二中心圆孔与第一中心圆孔12的内径相同且上下对应。
本发明还包括孔隙压力机构，孔隙压力机构包括一根孔压轴32，孔压轴32竖向插接在第二中心圆孔中，孔压轴32的外圆周与第二中心圆孔的内壁紧密贴合，孔压轴32的底部一体成型有横杆33，横杆33固定连接在轴压油缸30的缸体底部，孔压轴32的中部开设有同中心的孔压液压油注入孔34，孔压轴32的上部一体成型有插接在第一中心圆孔12中的柔性膨胀管35，柔性膨胀管35的顶部封堵，柔性膨胀管35的外圆周与第一中心圆孔12的内壁紧密贴合，孔压液压油注入孔34的顶部与柔性膨胀管35的内腔连通；
轴压升降板31上开设有若干条圆环形的渗流通道槽36，渗流通道槽36的上侧敞口，所有的渗流通道槽36之间通过沿径向开设的液体流道49连通，孔压轴32的外圆周与轴压升降板31内圈相接触的位置开设有环形导流槽38，液体流道49的内端口与环形导流槽38上端口连通，孔压轴32中沿竖向开设有渗流液排出孔39，渗流液排出孔39的顶部与环形导流槽38的底部连通。
轴压盖板6的上表面中部固定安装有加热箱40，加热箱40内设置有电加热丝41，加热箱40中储存有液体（是纯净水），加热箱40的顶部中心安装有鼓风器42，四个加热盲孔13内均安装有加热管43，加热箱40与各根加热管43之间均通过一根热蒸汽管44连接，第一压力液导管17、第二压力液导管23和各根热蒸汽管44均穿过轴压盖板。
第一中空膨胀方板14、第一实心方板18、第二中空膨胀方板20和第二实心方板24的中部均开设有圆形通孔，各个圆形通孔中均固定安装有渗流器45，渗流器45呈中空圆盘结构，渗流器45的内侧面均匀开设有渗流孔46，渗流器45的外侧面中部固定连接有渗流管47，左侧的渗流管47水平向左依次穿过第一扇形板15和圆筒体5且伸出圆筒体5的左侧，右侧的渗流管47水平向右依次穿过第二扇形板19和圆筒体5且伸出圆筒体5的右侧，前侧的渗流管47水平向前依次穿过第三扇形板21和圆筒体5且伸出圆筒体5的前侧，后侧的渗流管47水平向后依次穿过第四扇形板25和圆筒体5且伸出圆筒体5的后侧；
轴压盖板6为圆形板，轴压盖板6的外径与圆筒体5的内径相等，轴压盖板6的外边沿圆周阵列设置有四块第一扇形卡板37，圆筒体5的顶部内圆周设有第二环形台阶，第一扇形卡板37的外径与第二环形台阶的内径相等，圆筒体5的顶部边沿圆周阵列设置有四块位于第二环形台阶正上方的第二扇形卡板48，第二扇形卡板48的外边沿与圆筒体5的顶部边沿一体成型，第二扇形卡板48的内边沿与圆筒体5的内壁齐平，第一扇形卡板37和第二扇形卡板48的圆心角均为30°～45°，第一扇形卡板37卡设在第二扇形卡板48和第二环形台阶的水平底面之间。
一种可模拟径向压力的真三轴实验装置的实验方法，包括以下步骤：
（1）、打开实验箱体：先旋转轴压盖板6，使四块第一扇形卡板37和四块第二扇形卡板48错位，从而将轴压盖板6从圆筒体5的顶部拿下来，如此，便打开了实验箱体，然后拿出第一扇形长条板26、第二扇形长条板27、第三扇形长条板28和第四扇形长条板29，为放置岩心试件3做准备；
（2）将岩心试件3放置到实验箱体内，并固定好岩心试件3：首先控制轴压油缸30的活塞杆向上伸出，使轴压升降板31缓慢向上升至圆筒体5的顶部，然后将岩心试件3放置在轴压升降板31，再控制轴压油缸30的活塞杆向下缩回，使轴压升降板31缓慢向下回落至水平转盘4上的T型孔的上部大孔中，从而使岩心试件3放置到圆筒体5内且位于第一中空膨胀方板14、第二中空膨胀方板20、第一实心方板18和第二实心方板24围成的长方体空间中，再将第一扇形长条板26、第二扇形长条板27、第三扇形长条板28和第四扇形长条板29分别***到对应的扇形空间中，进而固定好岩心试件3；
（3）、安装好轴压盖板6，将实验箱体封闭：将轴压盖板6放置到圆筒体5顶部，旋转轴压盖板6，使四块第一扇形卡板37和四块第二扇形卡上下对应卡接，从而保证轴压盖板6在轴向锁死，将实验箱体封闭；
（4）、将四根热蒸汽管44分别与岩心试件3中的四个加热盲孔13内的加热管43连接；
（5）、打开实验室的压力控制***，分别通过第一压力液导管17和第二压力液导管23向第一中空膨胀方板14和第二中空膨胀方板20内注入压力液，同时控制轴向油缸使轴向油缸的活塞杆推动轴压升降板31向上施压，以及通过孔压轴32中的孔压液压油注入孔34向柔性膨胀管35中注入孔压液压油，使柔性膨胀管35整体径向膨胀挤压岩心试件3的第一中心圆孔12内壁，如此，便能够模拟岩心试件3分别在x、y、z三轴方向上的受到的压力以及岩心试件3的内部孔压，根据注入量分别控制x、y、z三轴方向的压力和孔压的大小，实现岩心试件3的真三轴应力条件；
（6）、打开实验室的温度控制器，使电加热丝41通电，将加热箱40中的液体加热产生热蒸汽，打开鼓风器42将加热箱40中的热蒸汽通过热蒸汽管44吹入加热管43内，并通过加热管43注入到岩心试件3中，使岩心试件3的温度加热至预定值；
（7）、打开实验室的渗流控制器，将渗流液分别通过四根渗流管47注入到四个渗流器45中，渗流液通过渗流器45的各个渗流孔46开始渗透岩心试件3；
（8）、打开实验室的转速控制器，启动减速电机，并控制好减速电机的转速，减速电机的主轴通过带传动机构传动中空转轴8，中空转轴8带动水平转盘4在水平固定底盘1上旋转，从而使圆筒体5旋转，便能通过旋转方式模拟地层在地层构造应力状态下的渗流状态；
（9）、渗流开始后，测试渗流相关的实验数据；
（10）、渗流测试结束，停止减速电机，使圆筒体5停止旋转，再通过压力控制***将压力液和孔压液压油抽出，控制轴压油缸30的活塞杆向下缩回，如此，x、y、z三轴方向的压力及孔压均完成泄压，关闭温度控制器，使电加热丝41断电，停止加热；
（11）、重复步骤（1），控制轴压油缸30的活塞杆向上伸出，使轴压升降板31向上推出岩心试件3，拿出岩心试件3，测试岩心试件3的数据，完成实验。
压力控制***、温度控制器、渗流控制器和转速控制器均是实验室中的现有设备，具体构造和工作原理不再赘述。其中。渗流过程中，渗流液在岩心试件3中渗透到底部后能够通过各条渗流通道槽36和液体流道49进入到环形导流槽38中，再通过渗流液排出孔39排出。
本发明针对稠油热采以及非常规有机质页岩油有效开发技术领域所具有的复杂渗流及多向压力条件特点，设计了一种便于在拥有真三轴压力条件下的实验中可以进行稠油热采，并且可以通过旋转实验箱体用离心力模拟地层构造地层在地层构造应力状态下的渗流状态的页岩油渗流实验装置，其中本发明还设计有孔隙压力机构可以实现岩心在地层的高温状态下的孔压模拟实验。
本发明通过对岩心试件3施加孔压以及向岩心试件3内注入热蒸汽进行加热的手段为渗流条件进行了优化，通过旋转方式模拟了地层在地层构造应力状态下的渗流状态，优化了渗流液排出结构（渗流通道槽36）充分模拟了地层渗滤原始状态，并且将渗滤与热采相结合，实现了渗滤和热采的耦合作用。
本发明能够做到以下模拟实验：
（1）实现复杂井网干渗流干扰问题及影响的模拟测试；
（2）通过加热蒸汽的方式，能够模拟研究稠油热采状态下的页岩油渗流状态；
（3）通过旋转实验箱体模拟地层构造应力对渗流的影响；
（4）通过增加孔隙压力机构，模拟研究孔隙压力对渗流的影响。
综上述所，本发明能够模拟岩心三轴方向的应力及孔隙压力，通过向岩心试件3注入热蒸汽模拟稠油热采，并通过旋转实验箱体实现复杂渗流测试。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：包括水平固定底盘和减速电机，水平固定底盘的底部固定连接有若干根圆周阵列的支柱，水平固定底盘的上表面转动设置有实验箱体，实验箱体内放置有岩心试件，以实验箱体的左右水平方向为x向，以实验箱体的前后水平方向为y向，以实验箱体的上下垂直方向为z向，实验箱体的内部左侧设置有x向施压机构，实验箱体的内部前侧设置有y向施压机构，实验箱体的底部设置有z向施压机构，实验箱体的底部通过带传动机构与减速电机的主轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：实验箱体包括水平转盘、圆筒体和轴压盖板，圆筒体的顶部和底部均敞口，水平转盘的上表面外边沿设有第一环形台阶，圆筒体的底部内圆周与环形台阶的竖直外圆周紧密贴合，圆筒体的底部外边沿一体成型有环形凸板，环形凸板的下表面与环形台阶的水平底面紧压接触，环形凸板上圆周阵列螺纹连接有若干根紧固螺栓，各根紧固螺栓的内端均穿过环形凸板并螺纹固定连接在水平转盘上，水平固定底盘的中部开设有上下通透的轴承孔，水平转盘的下表面中部一体成型有中空转轴，水平固定底盘的上表面同中心开设有至少两道环形凹槽，每道环形凹槽内均间隔滚动设有若干个滚珠，各个滚珠的顶部均凸出相应环形凹槽的顶部，水平转盘的下表面压设在各个滚珠上，中空转轴的下端穿过轴承孔且位于水平固定底盘的下方，中空转轴的上侧部外圆周与轴承孔之间转动连接并转配有轴承，中空转轴的下侧部外圆周通过键固定套装有第一带轮，减速电机的主轴上固定套装有第二带轮，第一带轮和第二带轮之间通过皮带传动连接，岩心试件同中心设置在圆筒体内部，轴压盖板压紧在岩心试件的上表面并安装在圆筒体的顶部。
3.根据权利要求2所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：岩心试件为长方体结构，岩心试件的横截面为正方形，所述正方形的对角线的长度小于圆筒体的内径，岩心试件的中心处开设有上下通透的第一中心圆孔，岩心试件内部开设有至少三个顶部均敞口的加热盲孔，所有的加热盲孔围绕第一中心圆孔均匀设置，岩心试件的高度小于圆筒体的高度，岩心试件的底部压接在水平转盘的上表面；
x向施压机构包括第一中空膨胀方板，第一中空膨胀方板所在平面沿前后方向竖向设置，第一中空膨胀方板设置在圆筒体内部左侧部且位于岩心试件的左侧，第一中空膨胀方板的右侧面与岩心试件的左侧面紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧和圆筒体的左侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第一扇形板，第一中空膨胀方板的顶部中心开设有与第一中空膨胀方板的内腔连通的第一安装孔，第一安装孔上固定安装有第一压力液导管，圆筒体内部右侧部设置有位于岩心试件的右侧的第一实心方板，第一实心方板的尺寸和第一中空膨胀方板的尺寸相同，第一实心方板和第一中空膨胀方板左右对称，第一实心方板的左侧面与岩心试件的右侧面紧压接触，第一实心方板的右侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一实心方板的右侧和圆筒体的右侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第二扇形板，第二扇形板和第一扇形板的结构相同且左右对称，第一中空膨胀方板、第一实心方板、第一扇形板、第二扇形板和岩心试件的高度均相同；
y向施压机构包括第二中空膨胀方板，第二中空膨胀方板所在平面沿左右方向竖向设置，第二中空膨胀方板设置在圆筒体内部前侧部且位于岩心试件的前侧，第二中空膨胀方板的后侧面与岩心试件的前侧面紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧和圆筒体的前侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第三扇形板，第二中空膨胀方板的顶部中心开设有与第二中空膨胀方板的内腔连通的第二安装孔，第二安装孔上固定安装有第二压力液导管，圆筒体内部后侧部设置有位于岩心试件的后侧的第二实心方板，第二实心方板的尺寸和第二中空膨胀方板的尺寸相同，第二实心方板和第二中空膨胀方板前后对称，第二实心方板的前侧面与岩心试件的后侧面紧压接触，第二实心方板的后侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二实心方板的后侧和圆筒体的后侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第四扇形板，第四扇形板和第三扇形板的结构相同且左右对称，第二中空膨胀方板、第二实心方板、第三扇形板、第四扇形板和岩心试件的高度均相同；
第一中空膨胀方板和第二中空膨胀方板的结构相同且相互垂直布置，第一实心方板和第二实心方板的结构相同且相互垂直布置，第一扇形板、第二扇形板、第三扇形板和第四扇形板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置，第一中空膨胀方板的前侧面、第二中空膨胀方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第一扇形长条板，第二中空膨胀方板的右侧面、第一实心方板的前侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第二扇形长条板，第一实心方板的后侧面、第二实心方板的右侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第三扇形长条板，第一中空膨胀方板的后侧面、第二实心方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第四扇形长条板，第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置；
z向施压机构包括轴压油缸和轴压升降板，轴压油缸同中心竖向设置在中空转轴内部，轴压油缸的缸体顶部固定连接在水平转盘的下表面，水平转盘的中部开设有上大下小的T型孔，轴压升降板水平设置且匹配安装在T型孔的上部大孔中，轴压升降板的尺寸和T型孔的上部大孔的尺寸相同，轴压升降板的厚度和T型孔的上部大孔的深度相同，轴压升降板的上表面与岩心试件的下表面紧压接触，轴压油缸的活塞杆向上伸出缸体并匹配穿过T型孔的下部小孔，轴压油缸的活塞杆的顶部与轴压升降板的下表面固定连接，轴压升降板、轴压油缸的活塞杆和轴压油缸的缸体底部同中心均开设有上下通透的第二中心圆孔，第二中心圆孔与第一中心圆孔的内径相同且上下对应。
4.根据权利要求3中所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：还包括孔隙压力机构，孔隙压力机构包括一根孔压轴，孔压轴竖向插接在第二中心圆孔中，孔压轴的外圆周与第二中心圆孔的内壁紧密贴合，孔压轴的底部一体成型有横杆，横杆固定连接在轴压油缸的缸体底部，孔压轴的中部开设有同中心的孔压液压油注入孔，孔压轴的上部一体成型有插接在第一中心圆孔中的柔性膨胀管，柔性膨胀管的顶部封堵，柔性膨胀管的外圆周与第一中心圆孔的内壁紧密贴合，孔压液压油注入孔的顶部与柔性膨胀管的内腔连通；
轴压升降板上开设有若干条圆环形的渗流通道槽，渗流通道槽的上侧敞口，所有的渗流通道槽之间通过沿径向开设的液体流道连通，孔压轴的外圆周与轴压升降板内圈相接触的位置开设有环形导流槽，液体流道的内端口与环形导流槽上端口连通，孔压轴中沿竖向开设有渗流液排出孔，渗流液排出孔的顶部与环形导流槽的底部连通。
5.根据权利要求4所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：轴压盖板的上表面中部固定安装有加热箱，加热箱内设置有电加热丝，加热箱中储存有液体，加热箱的顶部中心安装有鼓风器，四个加热盲孔内均安装有加热管，加热箱与各根加热管之间均通过一根热蒸汽管连接，第一压力液导管、第二压力液导管和各根热蒸汽管均穿过轴压盖板。
6.根据权利要求5所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：第一中空膨胀方板、第一实心方板、第二中空膨胀方板和第二实心方板的中部均开设有圆形通孔，各个圆形通孔中均固定安装有渗流器，渗流器呈中空圆盘结构，渗流器的内侧面均匀开设有渗流孔，渗流器的外侧面中部固定连接有渗流管，左侧的渗流管水平向左依次穿过第一扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的左侧，右侧的渗流管水平向右依次穿过第二扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的右侧，前侧的渗流管水平向前依次穿过第三扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的前侧，后侧的渗流管水平向后依次穿过第四扇形板和圆筒体且伸出圆筒体的后侧；
轴压盖板为圆形板，轴压盖板的外径与圆筒体的内径相等，轴压盖板的外边沿圆周阵列设置有四块第一扇形卡板，圆筒体的顶部内圆周设有第二环形台阶，第一扇形卡板的外径与第二环形台阶的内径相等，圆筒体的顶部边沿圆周阵列设置有四块位于第二环形台阶正上方的第二扇形卡板，第二扇形卡板的外边沿与圆筒体的顶部边沿一体成型，第二扇形卡板的内边沿与圆筒体的内壁齐平，第一扇形卡板和第二扇形卡板的圆心角均为30°～45°，第一扇形卡板卡设在第二扇形卡板和第二环形台阶的水平底面之间。
7.如权利要求6所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、打开实验箱体：先旋转轴压盖板，使四块第一扇形卡板和四块第二扇形卡板错位，从而将轴压盖板从圆筒体的顶部拿下来，如此，便打开了实验箱体，然后拿出第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板，为放置岩心试件做准备；
（2）将岩心试件放置到实验箱体内，并固定好岩心试件：首先控制轴压油缸的活塞杆向上伸出，使轴压升降板缓慢向上升至圆筒体的顶部，然后将岩心试件放置在轴压升降板，再控制轴压油缸的活塞杆向下缩回，使轴压升降板缓慢向下回落至水平转盘上的T型孔的上部大孔中，从而使岩心试件放置到圆筒体内且位于第一中空膨胀方板、第二中空膨胀方板、第一实心方板和第二实心方板围成的长方体空间中，再将第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板分别***到对应的扇形空间中，进而固定好岩心试件；
（3）、安装好轴压盖板，将实验箱体封闭：将轴压盖板放置到圆筒体顶部，旋转轴压盖板，使四块第一扇形卡板和四块第二扇形卡上下对应卡接，从而保证轴压盖板在轴向锁死，将实验箱体封闭；
（4）、将四根热蒸汽管分别与岩心试件中的四个加热盲孔内的加热管连接；
（5）、打开实验室的压力控制***，分别通过第一压力液导管和第二压力液导管向第一中空膨胀方板和第二中空膨胀方板内注入压力液，同时控制轴向油缸使轴向油缸的活塞杆推动轴压升降板向上施压，以及通过孔压轴中的孔压液压油注入孔向柔性膨胀管中注入孔压液压油，使柔性膨胀管整体径向膨胀挤压岩心试件的第一中心圆孔内壁，如此，便能够模拟岩心试件分别在x、y、z三轴方向上的受到的压力以及岩心试件的内部孔压，根据注入量分别控制x、y、z三轴方向的压力和孔压的大小，实现岩心试件的真三轴应力条件；
（6）、打开实验室的温度控制器，使电加热丝通电，将加热箱中的液体加热产生热蒸汽，打开鼓风器将加热箱中的热蒸汽通过热蒸汽管吹入加热管内，并通过加热管注入到岩心试件中，使岩心试件的温度加热至预定值；
（7）、打开实验室的渗流控制器，将渗流液分别通过四根渗流管注入到四个渗流器中，渗流液通过渗流器的各个渗流孔开始渗透岩心试件；
（8）、打开实验室的转速控制器，启动减速电机，并控制好减速电机的转速，减速电机的主轴通过带传动机构传动中空转轴，中空转轴带动水平转盘在水平固定底盘上旋转，从而使圆筒体旋转，便能通过旋转方式模拟地层在地层构造应力状态下的渗流状态；
（9）、渗流开始后，测试渗流相关的实验数据；
（10）、渗流测试结束，停止减速电机，使圆筒体停止旋转，再通过压力控制***将压力液和孔压液压油抽出，控制轴压油缸的活塞杆向下缩回，如此，x、y、z三轴方向的压力及孔压均完成泄压，关闭温度控制器，使电加热丝断电，停止加热；
（11）、重复步骤（1），控制轴压油缸的活塞杆向上伸出，使轴压升降板向上推出岩心试件，拿出岩心试件，测试岩心试件的数据，完成实验。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010278547.3A CN111579382A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010278547.3A CN111579382A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111579382A true CN111579382A (zh) | 2020-08-25 |
Family
ID=72113021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010278547.3A Pending CN111579382A (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111579382A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112198055A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-08 | 重庆交通大学 | 动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法 |
| CN112816389A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 中国石油大学(北京) | 一种多向多层全直径裂缝岩心渗流模拟装置及其应用 |
| CN113155681A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-07-23 | 西安石油大学 | 一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置及实验方法 |
| CN113447420A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-28 | 西南石油大学 | 一种页岩应力敏感检测装置及方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5168763A (en) * | 1990-12-17 | 1992-12-08 | Marathon Oil Company | Method and apparatus for collecting coreflood fluids |
| CN104614497A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-05-13 | 中国矿业大学 | 真三轴流压致裂、割缝、渗流、瓦斯驱赶一体化实验*** |
| CN104655495A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-27 | 太原理工大学 | 一种煤岩高温高压真三轴压裂渗流试验装置与试验方法 |
| CN105300807A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-02-03 | 太原理工大学 | 一种高温真三轴岩石实验机 |
| CN107036911A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-11 | 绍兴文理学院 | 一种ct实时三维扫描的渗流、剪切耦合岩石三轴试验*** |
| CN207570982U (zh) * | 2017-12-01 | 2018-07-03 | 贵州大学 | 一种施加非均布载荷的真三轴渗流实验结构 |
| CN108362622A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-03 | 成都理工大学 | 一种保持岩石应力实现不同方向渗流的真三轴夹持器 |
| CN108519293A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-11 | 太原理工大学 | 一种真三轴岩石剪切渗流实验装置 |
| CN108717066A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-30 | 中国石油大学(华东) | 一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置及其工作方法与应用 |
| CN108918250A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-30 | 安徽理工大学 | 围岩或土作用下的真三轴渗流试验装置和试验方法 |
| CN110426286A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-11-08 | 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 | 一种真三轴压裂渗流连续测试***及方法 |
| CN110617045A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-27 | 西南石油大学 | 裂缝起裂扩展与支撑裂缝应力敏感性评价装置及方法 |
-
2020
- 2020-04-10 CN CN202010278547.3A patent/CN111579382A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5168763A (en) * | 1990-12-17 | 1992-12-08 | Marathon Oil Company | Method and apparatus for collecting coreflood fluids |
| CN104655495A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-05-27 | 太原理工大学 | 一种煤岩高温高压真三轴压裂渗流试验装置与试验方法 |
| CN104614497A (zh) * | 2015-03-09 | 2015-05-13 | 中国矿业大学 | 真三轴流压致裂、割缝、渗流、瓦斯驱赶一体化实验*** |
| CN105300807A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-02-03 | 太原理工大学 | 一种高温真三轴岩石实验机 |
| CN107036911A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-11 | 绍兴文理学院 | 一种ct实时三维扫描的渗流、剪切耦合岩石三轴试验*** |
| CN207570982U (zh) * | 2017-12-01 | 2018-07-03 | 贵州大学 | 一种施加非均布载荷的真三轴渗流实验结构 |
| CN108362622A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-08-03 | 成都理工大学 | 一种保持岩石应力实现不同方向渗流的真三轴夹持器 |
| CN108519293A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-11 | 太原理工大学 | 一种真三轴岩石剪切渗流实验装置 |
| CN108918250A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-30 | 安徽理工大学 | 围岩或土作用下的真三轴渗流试验装置和试验方法 |
| CN108717066A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-30 | 中国石油大学(华东) | 一种测试稠油油藏条件下蒸汽冷凝规律的实验装置及其工作方法与应用 |
| CN110426286A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-11-08 | 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 | 一种真三轴压裂渗流连续测试***及方法 |
| CN110617045A (zh) * | 2019-10-09 | 2019-12-27 | 西南石油大学 | 裂缝起裂扩展与支撑裂缝应力敏感性评价装置及方法 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112198055A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-08 | 重庆交通大学 | 动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法 |
| CN112198055B (zh) * | 2020-10-13 | 2022-12-30 | 重庆交通大学 | 动水-应力耦合作用下的岩石劣化试验装置及其试验方法 |
| CN112816389A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-18 | 中国石油大学(北京) | 一种多向多层全直径裂缝岩心渗流模拟装置及其应用 |
| CN113155681A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-07-23 | 西安石油大学 | 一种利用离心力模拟渗流力对岩石作用的装置及实验方法 |
| CN113447420A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-28 | 西南石油大学 | 一种页岩应力敏感检测装置及方法 |
| US11513051B1 (en) | 2021-06-30 | 2022-11-29 | Southwest Petroleum University | Shale stress sensitivity testing device and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111579382A (zh) | 一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法 | |
| CN110426286A (zh) | 一种真三轴压裂渗流连续测试***及方法 | |
| CN111963118B (zh) | 一种模拟水平井开采的二维可视化填砂实验模型 | |
| CN208091874U (zh) | 旋转剪切式土与结构接触面力学特性试验装置 | |
| CN114594036B (zh) | 土料渗透系数快速测定装置 | |
| CN207092096U (zh) | 一种静压桩机的新型刮泥装置 | |
| CN104965056A (zh) | 一种全自动岩石干湿循环与渗透仪 | |
| CN114105451A (zh) | 一种光伏玻璃生产用压延成型装置及其使用方法 | |
| CN111739404B (zh) | 一种堰流模拟实验装置 | |
| CN106383219A (zh) | 模拟非连续铺砂缝动态闭合的可视化装置及测试方法 | |
| CN110406031B (zh) | 一种可降温注塑模具 | |
| CN108680724A (zh) | 一种用于模拟垄沟结构的土箱装置 | |
| CN218407306U (zh) | 一种可整体移动的钻井架 | |
| CN209513296U (zh) | 一种可调式隧道模型试验装置 | |
| CN107143178B (zh) | 适于环形立体停车库的存取车执行装置 | |
| CN109211735A (zh) | 一种模拟动水环境下砂砾地层注浆扩散半径的试验装置 | |
| CN112484961A (zh) | 一种用于模拟地下工程抗浮的试验箱体 | |
| CN216011570U (zh) | 一种工业用烘干设备 | |
| CN112672579A (zh) | 一种可调式的自动降温除湿户外通信柜 | |
| CN219176314U (zh) | 一种油气田开发室内实验用地层倾角可调的气驱模拟装置 | |
| CN109211736A (zh) | 一种模拟动水环境下砂砾地层注浆扩散半径的试验方法 | |
| CN214076292U (zh) | 密封结构胶全自动静态混合装置 | |
| CN219973227U (zh) | 一种基坑肥槽回填的装置 | |
| CN219915615U (zh) | 一种颜料迁移溶出实验装置 | |
| CN114575302B (zh) | 一种电动式机械密封翼型角度调节机构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20201127 Address after: 100000 Beijing city Dongcheng District No. 16 Andrew Applicant after: PetroChina Company Limited Address before: 300450 no.1278, Xingfu Road, Dagang Oilfield, Binhai New Area, Tianjin Applicant before: DAGANG OIL FIELD OF CNPC |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200825 |