一種泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及巖石工程領(lǐng)域，尤其是一種泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國土資源部在“頁巖氣十二五規(guī)劃”中公布，我國頁巖氣可采資源量為25X1012m3，儲量仍居世界第一位。但我國頁巖氣開發(fā)利用步伐進展非常緩慢，其制約這一進程的主要因素是缺乏針對于頁巖特殊的理化性能的基礎(chǔ)理論與配套實驗設(shè)備。
[0003]頁巖是一種沉積巖，成分復(fù)雜，但都具有薄頁狀或薄片層狀的節(jié)理，是由粘土物質(zhì)經(jīng)壓實作用、脫水作用、重結(jié)晶作用后形成，其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學(xué)物質(zhì)。頁巖特點主要有低孔、特低滲、富含有機質(zhì)，且遇水易膨脹軟化。鉆井過程中，水基鉆井液浸入頁巖地層，頁巖吸水后，會引起黏土晶層之間的雙電層作用及作用力發(fā)生變化，黏土顆粒之間的位置需重新調(diào)整，此時如果沒有外力束縛，泥頁巖水化將會以膨脹的形式表現(xiàn)出來。另外，頁巖具有低孔隙度和特低滲透性特征，在一定壓差下，水浸入頁巖孔隙的過程是緩慢的過程，期間水的浸入也會引起所經(jīng)過區(qū)域頁巖的水化反應(yīng)，產(chǎn)生黏土顆粒的結(jié)構(gòu)變化，改變孔隙結(jié)構(gòu)，造成水的滲透通道變化。如此，由于水的緩慢進入頁巖地層，逐漸使井壁頁巖發(fā)生水化膨脹，形成卡鉆或井壁坍塌等嚴重的井下事故。因此，監(jiān)測頁巖吸水膨脹應(yīng)力與孔隙水壓力傳遞過程對于研究頁巖井壁水化膨脹破壞強度，與破壞嚴重程度與速度等均具有重要的實際意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可以測泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞過程的泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞測量裝置。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞測量裝置，包括壓力容器、上游接頭、下游接頭、下游卡板、注水裝置、圍壓裝置、熱縮管、上游多孔承壓板、下游多孔承壓板；所述上游接頭包括上游接頭主體與上游接頭凸臺，所述壓力容器兩端分別為壓力容器左端、壓力容器右端，所述上游接頭主體通過密封O型圈與壓力容器左端連接，所述下游接頭包括下游接頭主體、下游接頭凸臺；所述上游接頭凸臺、上游多孔承壓板、頁巖試樣、下游多孔承壓板、下游接頭主體順序安裝在熱縮管內(nèi)，所述下游卡板通過密封O型圈與壓力容器右端、下游接頭凸臺連接；所述熱縮管上設(shè)置有應(yīng)力傳感器傳遞頭和孔隙壓力傳感器傳遞頭，所述應(yīng)力傳感器傳遞頭、孔隙壓力傳感器傳遞頭直接與頁巖試樣的外表面接觸，所述孔隙壓力傳感器傳遞頭上設(shè)置有傳遞孔；所述壓力容器上設(shè)置有應(yīng)力傳遞筒、孔隙壓力傳遞體，所述，所述應(yīng)力傳遞筒通過波紋管與應(yīng)力傳感器傳遞頭連接，所述所述孔隙壓力傳遞體通過橡膠與孔隙壓力傳感器傳遞頭連接，所述孔隙壓力傳遞體上設(shè)置有通孔，所述通孔與傳遞孔相通；所述應(yīng)力傳遞筒內(nèi)設(shè)置有應(yīng)力傳感器，所述應(yīng)力傳感器與應(yīng)力傳感器傳遞頭緊貼住，所述所述孔隙壓力傳遞體端面上設(shè)置有孔隙壓力傳感器，所述孔隙壓力傳感器緊貼住通孔；所述上游接頭設(shè)置孔隙水注入孔與圍壓注入孔，所述注水裝置通過孔隙水注入孔與上游多孔承壓板相通，所述圍壓裝置通過圍壓注入孔與壓力容器的內(nèi)部相通，所述下游接頭上設(shè)置有孔隙氣出孔。
[0006]進一步的是，所述下游卡板上設(shè)置有圍壓出口通道，所述圍壓出口通道的外端設(shè)置螺栓。
[0007]進一步的是，所述應(yīng)力傳遞筒、孔隙壓力傳遞體均有三個。
[0008]進一步的是，所述應(yīng)力傳遞筒、孔隙壓力傳遞體與壓力容器之間均設(shè)置密封橡膠圈。
[0009]進一步的是，所述密封橡膠圈上設(shè)置有壓緊盤，所述壓緊盤通過壓緊螺栓與壓力容器連接。
[0010]進一步的是，所述上游接頭、下游卡板與壓力容器之間均設(shè)置有兩個連接螺栓。
[0011]進一步的是，所述圍壓裝置為油壓泵，所述注水裝置為注水泵。
[0012]進步一的是，所述壓力容外設(shè)置有支架、底座，所述壓力容器通過支架連接在底座上。
[0013]本實用新型的有益效果是:采用本實用新型的一種泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞測量裝置，可測出頁巖吸水膨脹應(yīng)力與孔隙水壓力傳遞過程，進而幫助研究頁巖井壁水化膨脹破壞強度，與破壞嚴重程度與速度等，最終幫助頁巖氣的開發(fā)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型外表面的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0015]圖2是本實用新型剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中所示:1-底座，2-支架，3-壓力容器，31-壓力容器左端，32-壓力容器右端，33-密封橡膠圈，34-壓緊盤，35-壓緊螺栓，36-連接螺栓，4-應(yīng)力傳感器，5-孔隙壓力傳感器，51-通孔，6-上游接頭，61-上游多孔承壓板，62-上游接頭主體，63-上游接頭凸臺，
7-下游接頭，71-下游多孔承壓板，72-下游接頭主體，73-下游接頭凸臺，710-下游卡板，
8-注水裝置，81-孔隙水注入孔，9-圍壓裝置，91-圍壓注入孔，10-孔隙氣出孔，11-圍壓出口通道，110-螺栓，12-密封O型圈，13-熱縮管，14-應(yīng)力傳感器傳遞頭，15-孔隙壓力傳感器傳遞頭，151-傳遞孔。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0018]如圖1、2所示，本實用新型的一種泥頁巖水化膨脹應(yīng)力與孔隙壓力傳遞測量裝置，包括壓力容器3、上游接頭6、下游接頭7、下游卡板710、注水裝置8、圍壓裝置9、熱縮管13、上游多孔承壓板61、下游多孔承壓板71 ；所述上游接頭6包括上游接頭主體62與上游接頭凸臺63，所述壓力容器3兩端分別為壓力容器左端31、壓力容器右端32，所述上游接頭主體62通過密封O型圈12與壓力容器左端31連接，所述下游接頭7包括下游接頭主體72、下游接頭凸臺73 ;所述上游接頭凸臺63、上游多孔承壓板61、頁巖試樣16、下游多孔承壓板71、下游接頭主體72順序安裝在熱縮管13內(nèi)，所述下游卡板710通過密封O型圈12與壓力容器右端32、下游接頭凸臺73連接；所述熱縮管13上設(shè)置有應(yīng)力傳感器傳遞頭14和孔隙壓力傳感器傳遞頭15，所述應(yīng)力傳感器傳遞頭14、孔隙壓力傳感器傳遞頭15直接與頁巖試樣16的外表面接觸，所述孔隙壓力傳感器傳遞頭15上設(shè)置有傳遞孔151 ;所述壓力容器3上設(shè)置有應(yīng)力傳遞筒4、孔隙壓力傳遞體5，所述，所述應(yīng)力傳遞筒4通過波紋管41與應(yīng)力傳感器傳遞頭14連接，所述所述孔隙壓力傳遞體5通過橡膠與孔隙壓力傳感器傳遞頭15連接，所述孔隙壓力傳遞體5上設(shè)置有通孔51，所述通孔51與傳遞孔151相通；所述應(yīng)力傳遞筒4內(nèi)設(shè)置有應(yīng)力傳感器，所述應(yīng)力傳感器與應(yīng)力傳感器傳遞頭14緊貼住，所述所述孔隙壓力傳遞體5端面上設(shè)置有孔隙壓力傳感器，所述孔隙壓力傳感器緊貼住通孔51 ;所述上游接頭6設(shè)置孔隙水注入孔81與圍壓注入孔91，所述注水裝置8通過孔隙水注入孔81與上游多孔承壓板61相通，所述圍壓裝置9通過圍壓注入孔91與壓力容器3的內(nèi)部相通，所述下游接頭7上設(shè)置有孔隙氣出孔10。
[0019]通過該裝置對頁巖試樣16做實驗就可以測出頁巖吸水膨脹應(yīng)力與孔隙水壓力傳遞過程，進而幫助研究頁巖井壁水化膨脹破壞強度，與破壞嚴重程度與速度等，最終幫助頁巖氣的開發(fā)。
[0020]對頁巖試樣16做實驗前，會根據(jù)裝置的要求對頁巖取樣，從而得到一定大小的頁巖試樣16