[实用新型]一种新型真三轴岩石渗流夹持器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种地层流体运移测试装置，尤其涉及真三轴应力条件下岩石孔隙变形影响气/液渗流特征的测试装置。 

背景技术

目前绝大多数的真三轴岩石渗流测试装置的应力加载方式是通过是对立方体或长方体岩芯的六个端面三个方向分别施加荷载实现的。该方式较好模拟岩石的真三轴受力状态，但是对于除应力之外的其他物理参数的造成很大影响：(1)由于岩芯的六个端面均是受到刚性加载，岩芯压缩变形量只能根据刚性压头的位移量计算。如果模拟受力卸载过程，通常采用一个方向的压头与其加载端面分离的方式实现，这种情况下卸载压头的位移量已经不能作为岩芯的真实变形。(2)即使在岩芯表面粘贴应变片，在加载过程中压头与岩芯端面的摩擦效应也影响应变片的准确测量。此外在加载过程中很容易出现应变片引线与电阻栅格受挤压出现应变片断裂问题。(3)方形岩芯对加工精度有很高要求，一旦岩芯的六个端面的垂直度出现偏差，将出现偏心受压以及不均匀变形等问题。因此，有必要发明一种新型真三轴渗流夹持器克服目前设备中存在弊端，更贴近实际工况模拟地层流体运移，获取更全面可靠的物理力学参数数据。 

发明内容

本实用新型目的是提供一种新型真三轴岩石夹持器，应用于对圆柱形岩芯施加三向不等压应力，同时也可以对受载岩芯注入各种流体，模拟真/假三轴状态应力控制或者位移控制边界条件下流体稳流、应力卸载时岩体破裂导致流场变化问题。 

本实用新型涉及的真三轴岩石渗流夹持器组成结构，其左端设有左轴压柱塞、左柱塞套筒；右端设有右轴压柱塞、右柱塞套筒。其特征在于，在左右两端轴压柱塞中心位置各有两个孔道，其中一对孔道布设在柱塞中心位置，另外一对孔道布置在中心孔道附近。柱塞嵌套进柱塞套筒内，柱塞与其套筒之间空腔为液压腔室，柱塞套筒嵌入夹持器筒体。本实用新型涉及的测试样品为圆柱状岩芯，沿岩芯轴线位置钻孔贯穿两个端面。孔道内置入耐压胶管，分别连通两端柱塞。 

本实用新型所述的真三轴岩石渗流夹持器对于圆柱状岩芯所受三向不等压力依次为轴压(最大主应力)、外部环压(中间主应力)与内部环压(最小主应力)，岩芯承载三向不等压力与孔隙压力是这样实现的： 

1) 岩芯所受最大主应力也就是轴向压力是通过一台高压计量泵对左/右轴压柱塞注压实现；

2) 岩芯所受中间主应力也就是外部环压是通过一台高压计量泵对胶套的液压腔注压实现；

3) 岩芯所受最小主应力也就是内部环压是通过一台高压计量泵对岩芯内部的耐压胶管注压实现；

4) 注入岩芯内部的流体通过位于偏离左柱塞中心位置的孔道，进入岩芯后从右柱塞孔道流出；

5）在岩芯外表面中部正交布设粘贴应变片，导线从夹持器中部的数据接口端引出。

通过改变各个计量泵的输出压力或者流量可模拟地层中不同应力边界或者位移边界条件与孔隙压力，同时监测岩芯应变。 

附图说明

图1为本实用新型的真三轴岩石夹持器的结构示意图； 

其中，1为流体注入泵，2为内部环压泵，3为左柱塞，4为左端柱塞套筒，5为夹持器筒体，6为内部环压注入端，7为流体注入端，8为密封套，9为应变采集仪，10为岩芯，11为右端柱塞套筒，12为右柱塞，13为外部环压泵，14为流量计，15为内部环压卸压孔，16为右端轴压腔，17为孔隙流体流出孔，18为外部环压腔，19为左端轴压腔，20为轴压泵，21为内部环压胶套，22为应变花，23为外部环压注入端，24为外部环压控制阀门，25为孔隙流体注入阀门，26为内部环压注压阀门，27为内部环压卸压阀门，28为孔隙流体排空阀门，29为轴压控制阀门。

具体实施方式

结合说明书附图说明本实用新型的具体实施方式。 

如图1所示，本实用新型的真三轴岩石夹持器为左端柱塞套筒4联结左柱塞3与夹持器筒体5，右端柱塞套筒11联结右柱塞12与夹持器筒体5，左柱塞3嵌套在左端柱塞套筒4内，右柱塞12嵌套右端柱塞套筒11内，左端柱塞套筒4与左柱塞3之间有左端轴压腔19，右端柱塞套筒11与右柱塞12之间有右端轴压腔16，岩芯10包裹在密封套10内，其左右端分别接触左柱塞3与右柱塞12，密封套10与夹持器筒体5之间有外部环压腔18，外部环压泵13连通外部环压腔18，在左柱塞3的中心位置留有内部环压注入端6，在右柱塞12的中心位置留有内部环压卸压孔15，内部环压胶套21连通内部环压注入端6与内部环压卸压孔15，在内部环压注入端6附近留有孔隙流体注入端7，在内部环压卸压孔15附近留有孔隙流体流出孔17，内部环压注入端6连通内部环压泵2，孔隙流体注入端7连通孔隙流体注入泵1，孔隙流体流出孔17连通流量计14。