[发明专利]用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置及方法

权利要求书

1.一种用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，该装置包括：

夹持器外筒(1)，其内部形成第一密封腔体；

夹具，设置于所述第一密封腔体内，用于保持岩石样品的位置；

温度控制装置，用于控制所述第一密封腔体内的温度；

围压控制装置，用于控制施加至岩石样品的围压；

压力施加装置，包括设置于第一密封腔体外部的气体抽吸装置以及设置于第一密封腔体内部的第一活塞(10)，第一活塞(10)朝向岩石样品的一侧具有顶头(12)，气体抽吸装置连通至所述第一密封腔体内以驱动第一活塞(10)运动，使得顶头(12)给岩石样品施加压力；

应变采集装置，用于采集岩石样品在受到压力施加装置所施加的压力时相应的应变信息，所述应变信息包括岩石样品的挠曲度；

所述夹具包括第一夹持部件(2)和第二夹持部件(3)；

第一夹持部件(2)，其外端安装至夹持器外筒(1)的第一端面；

第二夹持部件(3)，其外端安装至夹持器外筒(1)的第二端面，第一夹持部件(2)内端和第二夹持部件(3)内端间的间隙用于夹持岩石样品；

其中，第一夹持部件(2)是空心柱体，第一活塞(10)设置于该空心柱体的腔体内，第一活塞(10)与夹持器外筒(1)的第一端面间形成第二密封腔体，气体抽吸装置连通至所述第一密封腔体内的该第二密封腔体内以驱动第一活塞(10)运动；

其中，第一夹持部件(2)和第二夹持部件(3)均为空心圆柱，其内径和外径分别相等，并且其轴线在同一直线上。

2.根据权利要求1所述的用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，该装置还包括：

围压套(14)，由橡胶制成，用于套接在夹具和岩石样品的外侧壁上。

3.根据权利要求1所述的用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，其中，所述气体抽吸装置包括液压泵(8)、缸体(9)和设置于缸体(9)内的第二活塞(11)，液压泵(8)的输出端连通至缸体(9)内第二活塞(11)一侧的腔体，缸体(9)内第二活塞(11)另一侧的腔体连通至所述第一密封腔体。

4.根据权利要求3所述的用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，其中，所述检测装置还包括压力变送器(15)，压力变送器(15)连接至从第二活塞(11)至第一密封腔体的气体通路，以采集该气体通路中的气体压力。

5.根据权利要求1所述的用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，其中，

所述温度控制装置包括设置在所述夹持器外筒(1)外侧壁的加热部件和控制该加热部件进行加热的温控仪(13)；

所述围压控制装置包括围压泵(5)，围压泵(5)的输出端连通至所述第一密封腔体，以将围压液体压入所述第一密封腔体内给岩石样品施加围压。

6.根据权利要求1所述的用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，其中，所述应变采集装置包括应变片(6)和应变仪(7)，应变片(6)贴合地设置在岩石样品背向顶头(12)的一侧，应变仪设置于夹持器外筒(1)外部并电连接至应变片(6)。

7.一种用于检测模拟地层条件下的岩石韧性的方法，使用根据权利要求1-6中任一项所述的用于检测模拟地层条件下岩石韧性的装置，该方法包括：

将岩石样品固定在第一密闭腔体内；

控制第一密闭腔体内的温度，以及控制施加至岩石样品的围压；

给岩石样品施加压力，并获取岩石样品在受到所施加的压力时相应的应变信息，所述应变信息包括岩石样品的挠曲度；

基于所施加的压力以及所述应变信息获取岩石样品在相应温度和围压环境下的韧性参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述韧性参数包括岩石样品的最大挠曲度W、单点载荷强度P和抗曲模量K；

其中，在岩石样品为圆柱体的情况下，具有如下关系：

其中W是岩石样品的最大挠曲度，P是岩石样品断裂时受到的单点载荷压力，R是岩石样品的端面的半径，S是岩石样品的厚度。