[发明专利]一种超声波振动碎岩有效功的测试装置及方法

权利要求书

1.一种超声波振动碎岩有效功的测试装置，其特征在于：包括顶板(1)、滑动轨道(2)、支架(3)、导向板(4)、变幅杆(5)、温度传感器(6)、保温盖(7)、底座(9)、保温圆筒(10)、保温材料层(11)、定位板(13)、定位卡槽(14)、液压缸(15)、超声波换能器(16)、工作孔(17)、测温孔(18)、排水阀(19)、超声波发生器(20)及液压控制柜(21)，所述支架(3)的上端与顶板(1)通过螺栓固定连接，支架(3)的下端通过螺栓固定在底座(9)上，支架(3)的内侧面设置有滑动轨道(2)；所述导向板(4)的两端与滑动轨道(2)滑动连接；所述液压缸(15)固定在顶板(1)底部，液压缸(15)的输入端与液压控制柜(21)连接，液压缸(15)的工作端与导向板(4)固定连接；所述超声波换能器(16)两侧设置有卡槽，超声波换能器(16)穿过导向板(4)中部通过卡槽卡在导向板(4)上，并采用螺栓固定；超声波换能器(16)下部设置有变幅杆(5)，超声波换能器(16)与超声波发生器(20)连接；所述保温圆筒(10)通过定位卡槽(14)安装在底座(9)上，保温圆筒(10)的内壁覆有保温材料层(11)，保温圆筒(10)内底部正中心焊接有定位板(13)；所述保温盖(7)盖设于保温圆筒(10)上，保温盖(7)与保温圆筒(10)接触面吻合，保温盖(7)的内壁覆有保温材料层(11)，保温盖(7)上开设有工作孔(17)及测温孔(18)，其中工作孔(17)位于保温盖(7)的中心位置，测温孔(18)数量为两个，两个测温孔(18)对称设置在工作孔(17)两侧，测温孔(18)直径与温度传感器(6)的探测针直径吻合；所述温度传感器(6)的探测针通过测温孔(18)插入保温圆筒(10)内部；所述排水阀(19)安装在位于保温圆筒(10)侧壁下部的排水孔上。

2.根据权利要求1所述的一种超声波振动碎岩有效功的测试装置，其特征在于：还包括三角形钢板(8)，三角形钢板(8)固定设置在支架(3)外侧面下部。

3.根据权利要求1所述的一种超声波振动碎岩有效功的测试装置，其特征在于：所述液压缸(15)数量为两个，两个液压缸(15)对称布置。

4.根据权利要求1所述的一种超声波振动碎岩有效功的测试装置，其特征在于：所述滑动轨道(2)上具有T形凹槽。

5.根据权利要求1所述的一种超声波振动碎岩有效功的测试装置，其特征在于：所述变幅杆(5)穿过工作孔(17)延伸至保温圆筒(10)内部，变幅杆(5)与工作孔(17)之间留有径向间隙。

6.一种超声波振动碎岩有效功的测试方法，其特征是：该测试方法采用权利要求1-5中任意一项所述的超声波振动碎岩有效功的测试装置进行测试，具体包括如下步骤：

步骤一、将保温圆筒(10)对准定位卡槽(14)置于底座(9)上；

步骤二、根据需要准备岩石样品(12)，并将其放置在保温圆筒(10)内的定位板(13)上，关闭位于保温圆筒(10)侧壁下部的排水阀(19)；

步骤三、向保温圆筒(10)内加入实验模拟所需要的钻井液，直至钻井液浸没岩石样品(12)，停止加入钻井液，将保温盖(7)盖在保温圆筒(10)上；

步骤四、将温度传感器(6)的探测针经测温孔(18)插入保温圆筒(10)内，待温度传感器(6)的示数平稳后，获取保温圆筒(10)内部温度的初始值T₁；

步骤五、通过液压控制柜(21)控制液压缸(15)推动导向板(4)下移，使得变幅杆(5)下降并穿过工作孔(17)，同时启动超声波发生器(20)，超声波发生器(20)向超声波换能器(16)发出信号，超声波换能器(16)接收信号并转化成机械振动传递给变幅杆(5)对岩石样品(12)施加恒定压力，进行实验；

步骤六、施压结束后，通过温度传感器(6)实时监测保温圆筒(10)内部温度，获取保温圆筒(10)内部温度的峰值T₂；

步骤七、实验完毕，通过液压控制柜(21)控制液压缸(15)带动导向板(4)上升，变幅杆(5)回归至初始位置，盖住保温圆筒(10)的工作孔(17)；

步骤八、取出保温圆筒(10)，打开排水阀(19)，通过排水孔将钻井液完全排出；

步骤九、打开保温盖(7)，取出岩石样品(12)，清理实验台，实验完毕。