專利名稱：縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及巖石性能參數(shù)測量領(lǐng)域，尤其涉及檢測縫洞型碳酸鹽巖的抗壓強度的應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的巖石應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)通常是在常溫和常壓下對巖石進行檢測，而所得到的數(shù)據(jù)與在地下的巖石實際抗壓值不符。特別是對于縫洞型碳酸鹽巖來說，它在地下要承受著高溫和高壓，因此用現(xiàn)有的巖石應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)來檢測縫洞型碳酸鹽巖，所檢測到的數(shù)據(jù)與實際狀態(tài)下縫洞型碳酸鹽巖的抗壓值偏差較大，要使用系數(shù)來對其檢測值進行校正，而系數(shù)的確定又是根據(jù)經(jīng)驗或大量的試驗數(shù)據(jù)得出的，對于某一特定的縫洞型碳酸鹽巖來說，用系數(shù)校正不存在普遍的適用性。另外，壓頭在施加一定的壓力時，縫洞型碳酸鹽巖開始斷裂，而現(xiàn)有的巖石應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)不能很好地捕捉到縫洞型碳酸鹽巖開始斷裂的點。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有的巖石應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)所存在的不能完全模擬縫洞型碳酸鹽巖在地下的狀態(tài)的問題；以及現(xiàn)有的巖石應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)不能很好地捕捉到縫洞型碳酸鹽巖開始斷裂點的問題，而提供一種縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)。本實用新型的方案如下縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，包括待測巖石11以及加壓單元；為了解決現(xiàn)有技術(shù)中無法模擬地下巖石的實際物理環(huán)境，所述系統(tǒng)還包括環(huán)境模擬單元，環(huán)境模擬單元包括壓力容器10以及加熱器9 ;待測巖石11密封設(shè)置在壓力容器10內(nèi)，壓力容器10加壓到待測巖石11 ;加熱器9設(shè)置在壓力容器10上；加壓單元與環(huán)境模擬單元連接，提供待測巖石11向下的壓力。環(huán)境模擬單元包括由水槽1、水泵2、第一溢流閥3以及增壓缸5依次連接組成的加壓管路；增壓缸5的輸出口與壓力容器10相連接。為了便于控制加壓過程，第一溢流閥3與增壓缸5之間設(shè)有第一換向閥4，第一換向閥4與增加缸5雙向?qū)?。本測量系統(tǒng)具體在對待測巖石11的測量過程中需要加壓單元，即對待測巖石11進行加壓操作，加壓單元為液壓缸結(jié)構(gòu)，其包括壓頭12、固定缸13、油泵19以及油槽20 ;壓頭12的下端面設(shè)置在與待測巖石11上，壓頭12的上端面活動設(shè)置在固定缸13內(nèi)；固定缸13內(nèi)部包括上腔21和下腔22兩個密閉的空間；上腔21和下腔22分別與油泵19相連接，油泵19與油槽20相連接。為了控制對待測巖石11測定中的加壓過程，油泵19與上腔21之間依次設(shè)置有第二溢流閥18和第二換向閥17，油泵19與下腔22之間依次設(shè)置有第二溢流閥18和第三換向閥16 ;第二換向閥17與上腔22雙向?qū)?，第三換向閥16與下腔22雙向?qū)?。[0013]為了克服現(xiàn)有的巖石應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)不能很好地捕捉到縫洞型碳酸鹽巖開始斷裂的點的問題，本測量系統(tǒng)還包括巖石斷裂感應(yīng)單元，其包括鋼板24、傳感器14以及計算機23 ;鋼板24壓在待測巖石11頂部，壓頭12緊密壓在鋼板24上表面；傳感器14內(nèi)嵌設(shè)置在鋼板24中，傳感器14與計算機23相連接。在具體操作中，本測量系統(tǒng)包括支撐單元，其包括上梁8、下梁6、左柱7以及右柱15，壓力容器10固定在下梁6的上表面，固定缸13固定在上梁8的下表面；左柱7和右柱15兩端分別通過螺栓固定在上梁8和下梁6上。本測量系統(tǒng)通過加熱器9對壓力容器10加熱來模擬碳酸鹽巖的實際地下溫度狀態(tài)，通過水泵2從水槽I中抽水，并經(jīng)過增壓缸5增壓后注入壓力容器10來模擬碳酸鹽巖的實際地下壓力狀態(tài)。在具體實施中，壓力容器10中的溫度能到達120°C，壓力能到達lOOMpa，該狀態(tài)與地下縫洞型碳酸鹽巖的實際狀態(tài)相符。本實用新型的工作原理如下在檢測中，首先將待測巖石11裝入壓力容器10中，再蓋上鋼板24，啟動水泵2和增壓缸5向壓力容器10中灌入加壓的水，并開啟加熱器9對壓力容器10中的水進行加熱；當(dāng)溫度和壓力達到地下縫洞型碳酸鹽巖的實際狀態(tài)時，關(guān)閉水泵2和加熱器9，同時開啟油泵19，使第二換向閥17與固定缸13的上腔21正向?qū)?，即油可從油?9流入第二換向閥17和上腔21 ;第三換向閥16與固定缸13的下腔22逆向?qū)?，即油可從下?2流入第三換向閥16和第二溢流閥18 ;油從固定缸13的上腔21打入，使壓頭12向下運動，下腔22中的油通過第三換向閥16流入第二溢流閥18，對鋼板24進行加壓，即對待測巖石11進行加壓，傳感器14將鋼板24所發(fā)生的形變傳輸給計算機23，操作人員通過該形變來判斷壓力容器10內(nèi)正進行測試的待測巖石11的狀態(tài)。當(dāng)操作人員確認巖石11已經(jīng)開始斷裂時，停止油泵19的加壓并記錄下此刻的油壓，即得到了要檢測的縫洞型碳酸鹽巖在地下的抗壓強度。試驗完成后，轉(zhuǎn)換第二換向閥17和第三換向閥16的導(dǎo)通方向，同時開啟油泵19，使第二換向閥17與固定缸13的上腔21逆向?qū)?，即油可從上?1流入第二換向閥17和第二溢流閥18 ;第三換向閥16與固定缸13的下腔22正向?qū)ǎ从涂蓮挠捅?9流入第三換向閥16和下腔22 ;油從固定缸13的下腔22打入，使壓頭12向上運動，固定缸13的上腔21的油通過第二換向閥17流入第二溢流閥18，對鋼板24進行卸壓，即對待測巖石11進行卸壓。完成卸壓后，將第一換向閥4轉(zhuǎn)換方向，使水從增壓缸5的進水口卸出，流入第一溢流閥3中。本實用新型的有益效果如下本實用新型的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)能完全模擬縫洞型碳酸鹽巖在地下的狀態(tài)，使所檢測到的數(shù)據(jù)與實際狀態(tài)下縫洞型碳酸鹽巖的抗壓值接近，并且通過傳感器來檢測到鋼板的形變，進而可以在縫洞型碳酸鹽巖剛開始產(chǎn)生斷裂時，及時發(fā)現(xiàn)并且系統(tǒng)及時作出相應(yīng)的反應(yīng)。

圖為本實用新型的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)的示意圖。[0023]附圖編號說明1-水槽；2_水泵；3_第一溢流閥；4_第一換向閥；5_增壓缸；6-下梁；7-左柱；8-上梁；9_加熱器；10-壓力容器；11_待測巖石；12-壓頭；13-固定缸；14-傳感器；15_右柱；16-第三換向閥；17-第二換向閥；18-第二溢流閥；19_油泵；20_油槽；21_上腔；22-下腔；23_計算機；24_鋼板；
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明，本實用新型的保護范圍不局限于下述的具體實施方式
。
具體實施方式
如圖所示，縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，包括待測巖石11、環(huán)境模擬單元、巖石斷裂感應(yīng)單元、加壓單元以及支撐單元。環(huán)境模擬單元包括由水槽1、水泵2、第一溢流閥3、第一換向閥4以及增壓缸5依次連接組成的加壓管路，還包括壓力容器10以及加熱器9 ;待測巖石11密封設(shè)置在壓力容器10中，增壓缸5的輸出口與壓力容器10相連接；加熱器9設(shè)置在壓力容器10的外側(cè)壁上。第一換向閥4與增加缸5雙向?qū)ā＜訅簡卧獮橐簤焊捉Y(jié)構(gòu)，其包括壓頭12、固定缸13、油泵19以及油槽20 ；壓頭12的下端面設(shè)置在與待測巖石11上，壓頭12的上端面活動設(shè)置在固定缸13內(nèi)。固定缸13內(nèi)部包括上腔21和下腔22兩個密閉的空間，上腔21和下腔22分別與油泵19相連接，油泵19與油槽20相連接。油泵19與上腔21之間依次設(shè)置有第二溢流閥18和第二換向閥17，油泵19與下腔22之間依次設(shè)置有第二溢流閥18和第三換向閥16 ;第二換向閥17與上腔22雙向?qū)?，第三換向閥16與下腔22雙向?qū)ār石斷裂感應(yīng)單元包括鋼板24、傳感器14以及計算機23 ;鋼板24壓在巖石11頂部，壓頭12緊密壓在鋼板24上表面；傳感器14內(nèi)嵌設(shè)置在鋼板24中，傳感器14與計算機23相連接。支撐單元包括上梁8、下梁6、左柱7以及右柱15，壓力容器10固定在下梁6的上表面，固定缸13固定在上梁8的下表面；左柱7和右柱15兩端分別通過螺栓固定在上梁8和下梁6上。上述技術(shù)方案只是本實用新型的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本實用新型公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本實用新型上述具體實施方式
所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制性的意義。
權(quán)利要求1.縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，包括待測巖石(11)以及加壓單元；其特征在于: 所述系統(tǒng)還包括環(huán)境模擬單元，所述環(huán)境模擬單元包括壓力容器(10)以及加熱器(9);所述待測巖石(11)密封設(shè)置在所述壓力容器(10)內(nèi)，所述壓力容器(10)加壓到所述待測巖石(11);所述加熱器(9 )設(shè)置在所述壓力容器(10 )上； 所述加壓單元與所述的環(huán)境模擬單元相連接，提供所述的待測巖石(11)向下的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于 所述環(huán)境模擬單元包括由水槽(I)、水泵(2)、第一溢流閥(3)以及增壓缸(5)依次連接組成的加壓管路；所述增壓缸(5)的輸出口與所述壓力容器(10)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于 所述第一溢流閥(3)與所述增壓缸(5)之間設(shè)有第一換向閥(4)，所述第一換向閥(4)與所述增加缸(5)雙向?qū)ā?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于 所述加壓單元為液壓缸結(jié)構(gòu)，其包括壓頭(12)、固定缸(13)、油泵(19)以及油槽(20)；所述壓頭(12)的下端面設(shè)置在與所述待測巖石(11)上，所述壓頭(12)的上端面活動設(shè)置在所述固定缸(13)內(nèi)； 所述固定缸(13)內(nèi)部包括上腔(21)和下腔(22)兩個密閉的空間；所述上腔(21)和下腔(22)分別與所述油泵(19)相連接，所述油泵(19)與油槽(20)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于 所述油泵(19)與上腔(21)之間依次設(shè)置有第二溢流閥(18)和第二換向閥(17)，所述油泵(19)與下腔(22)之間依次設(shè)置有第二溢流閥(18)和第三換向閥(16);所述第二換向閥(17 )與所述上腔(22 )雙向?qū)?，所述第三換向閥(16 )與所述下腔(22 )雙向?qū)ā?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)還包括巖石斷裂感應(yīng)單元，其包括鋼板(24)、傳感器(14)以及計算機(23)；所述鋼板(24)壓在所述待測巖石(11)頂部，所述壓頭(12 )緊密壓在所述的鋼板(24)上表面；所述傳感器(14)內(nèi)嵌設(shè)置在所述鋼板(24)中，所述傳感器(14)與所述計算機(23)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，其特征在于 所述系統(tǒng)包括支撐單元，其包括上梁(8)、下梁(6)、左柱(7)以及右柱(15)，所述壓力容器(10)固定在所述下梁(6)的上表面，所述固定缸(13)固定在所述上梁(8)的下表面；所述左柱(7)和右柱(15)兩端分別通過螺栓固定在所述上梁(8)和下梁(6)上。
專利摘要本實用新型涉及一種縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)，包括待測巖石(11)、壓力容器(10)、加熱器(9)以及加壓單元；待測巖石(11)密封設(shè)置在壓力容器(10)中，壓力容器(10)加壓到待測巖石(11)，加熱器(9)設(shè)置在壓力容器(10)上，加壓單元與環(huán)境模擬單元相連接，提供待測巖石(11)向下的壓力；本實用新型的縫洞型碳酸鹽巖應(yīng)力應(yīng)變測量系統(tǒng)能完全模擬縫洞型碳酸鹽巖在地下的狀態(tài)，使所檢測到的數(shù)據(jù)與實際狀態(tài)下縫洞型碳酸鹽巖的抗壓值接近，并且通過巖石斷裂感應(yīng)單元捕捉到縫洞型碳酸鹽巖的起始斷裂點，提高了實驗數(shù)據(jù)的準確度。
文檔編號G01N3/12GK202903609SQ20122043941
公開日2013年4月24日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者康志江, 張冬麗, 崔書岳, 張允 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院