[发明专利]岩石摩擦实验夹持装置及调平方法

说明书

本发明公开了一种岩石摩擦实验夹持装置及调平方法，该装置包括：下固定座，其顶部具有球面凹槽；设置在球面凹槽内的调平球头；调平球头通过调平垫圈和调平螺丝配合定位；调平球头上部形成有调平球头内腔；设置在调平球头内腔中的第一锁紧套；第一锁紧套包括：用于卡设下岩石样品的第一锥面滑块和用于套设在该第一锥面滑块外的第一旋转套；其中，第一旋转套的外侧形成有第一锁紧螺纹，调平球头内腔中设置有与锁紧螺纹相匹配的内螺纹；固定调平球头顶面上的液浴槽，设置有上固定座内腔的上固定座，上固定座内腔中设置有内螺纹；设置在上固定座内腔中的第二锁紧套。本发明能够应用在液浴环境下直剪摩擦实验中，真实模拟地下岩层的剪切。

技术领域

本发明涉及非常规油气和地热开发的实验研究领域，特别涉及一种岩石摩擦实验夹持装置及调平方法。

背景技术

非常规油气和地热的开发带来了新的挑战。地下岩层在水力压裂过程中激活天然裂隙，并发生剪切滑移促使天然裂隙自支撑而具有一定开度，提高了导流能力。因此，研究天然缝面在压裂液等流体作用下直剪的力学条件很重要。

目前关于直剪的力学条件的试验设备大多具有大尺寸、大尺度的特点。其中，剪切面30*30厘米(cm)居多、剪切位移数十厘米以上。而井底取芯尺寸远小于目前试验设备的要求，因此，目前井底取到的岩心并不能满足大尺寸实验的要求。实际上根据微地震解释结果，对于深至数十千米的地下岩层的剪切，位移量为小于1毫米(mm)的面-面摩擦。因此研发小尺寸、小尺度的液浴环境下的直剪摩擦设备具有较大的意义。

目前，一种典型的摩擦试验机为美国UMT-TriboLab。该摩擦试验机具有较高的精度和测试适应性。但是针对该摩擦试验机还缺乏一种岩石摩擦实验夹持装置以及实现小尺寸面-面摩擦的实验方法。

因此，有必要研发一套液浴环境下直剪摩擦实验的岩石摩擦实验夹持装置及调平方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种液浴环境下直剪摩擦实验的岩石摩擦实验夹持装置及调平方法，能够真实模拟地下岩层的剪切。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种岩石摩擦实验夹持装置，包括：

用于固定在直剪实验平台上的下固定座，其顶部具有球面凹槽；

设置在所述球面凹槽内的调平球头；所述调平球头通过调平垫圈和调平螺丝配合定位；所述调平球头上部形成有调平球头内腔；

设置在所述调平球头内腔中的第一锁紧套；所述第一锁紧套包括：用于卡设下岩石样品的第一锥面滑块和用于套设在该第一锥面滑块外的第一旋转套；其中，所述第一旋转套的外侧形成有第一锁紧螺纹，所述调平球头内腔中设置有与所述锁紧螺纹相匹配的内螺纹；

固定在所述调平球头顶面上的液浴槽；

设置有上固定座内腔的上固定座，所述上固定座内腔中设置有内螺纹；

设置在所述上固定座内腔中的第二锁紧套，所述第二锁紧套包括：用于卡设上岩石样品的第二锥面滑块和用于套设在所述第二锥面滑块外的第二旋转套；其中，所述第二旋转套的外侧形成有与所述上固定座内腔中的内螺纹相匹配的第二锁紧螺纹；

所述调平球头具有顶面和与设置在所述下固定座内的球面，在所述顶面与所述球面交界的位置还设置有调平斜面，

所述调平垫圈整体呈圆环状，其内侧形成有与所述调平斜面相配合的内倾斜面，所述调平垫圈上还设置有与所述内倾斜面相垂直的调平螺孔，所述调平螺丝设置在所述调平螺孔内。

在一个优选的实施方式中，所述第一锁紧套整体呈中空的回转体型，所述中空部分至少包括孔径逐渐缩小的第一锥形孔，所述第二锁紧套整体呈中空的回转体型，所述中空部分至少包括孔径逐渐缩小的第二锥形孔。