[发明专利]一种用于激光钻进实验的岩石围压加载装置

说明书

本发明公开一种用于激光钻进实验的岩石围压加载装置，包括围压加载体、轴向加载系统、径向围压系统、激光发射系统和数据信息采集系统，围压加载体包括围压加载仓、加载活塞和乳胶隔离膜，围压加载仓为上端开口的空心圆柱体，加载活塞中心设有用于供激光透过的通孔，轴向加载系统和径向围压系统可以分别实现岩石试样所受轴向应力和径向应力的加载与调节，激光发射系统用于进行钻进实验，数据信息采集系统用于采集数据以及观察情况，其优点在于，透过加载活塞的通孔进行激光钻进实验，采用轴向加载和径向围压的方式模拟岩石所受地应力，可以满足激光钻进实验对岩石试样的围压加载要求，并结合数据信息采集系统，达到对围压加载的实时控制。

技术领域

本发明涉及岩石围压加载设备技术领域，尤其涉及一种用于激光钻进实验的岩石围压加载装置。

背景技术

常规岩石三轴围压加载装置多用于岩石力学特性的测定实验，其围压加载装置在三轴(X轴、Y轴、Z轴)方向上可以直接与待测岩样接触，从而将负载施加于待测岩样上。因此，常规岩石三轴围压加载装置的结构相对简单。

岩石的激光钻进实验，即在实验室中模拟激光地质钻进环境，利用高能激光束照射岩石，从而在岩样上钻孔的过程。在激光钻进岩样时，为了使岩样所处的地质环境与实际地层中岩石所处的环境基本相同，需要在实验室环境下对岩样进行三轴围压加载，从而模拟地层中岩石的受力状况。也就是说，激光钻进实验中的岩样既要实现三轴围压加载，也需要留出待钻孔表面以实现激光钻进。所以，常规三轴围压加载装置无法直接用于岩石的激光钻进实验中，必须对其结构重新设计。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种用于激光钻进实验的岩石围压加载装置，透过加载活塞的通孔进行激光钻进实验，采用轴向加载和径向围压的方式模拟岩石所受地应力，可以满足激光钻进实验对岩石试样的围压加载要求，并结合数据信息采集系统，达到对围压加载的实时控制。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于激光钻进实验的岩石围压加载装置，包括围压加载体、轴向加载系统、径向围压系统、激光发射系统和数据信息采集系统，所述围压加载体包括围压加载仓、加载活塞和乳胶隔离膜，围压加载仓为上端开口的空心圆柱体，其外底面固定在基座上，其内底面设有用于放置岩石试样的底座，加载活塞中心设有用于供激光透过的通孔，轴向加载系统向加载活塞施加轴向压力，使加载活塞向岩石试样施加轴向压力，实现岩石试样所受轴向应力的加载与调节，乳胶隔离膜用于包覆岩石试样，加载活塞与围压加载仓内壁之间通过第一环形密封圈进行密封，在围压加载仓内形成密闭空间，径向围压系统向围压加载仓内注入或导出高压液体，实现岩石试样所受径向应力的加载与调节，乳胶隔离膜与加载活塞外壁之间通过第二环形密封圈进行密封，隔绝岩石试样与围压加载系统注入的高压液体，激光发射系统用于向岩石试样照射激光，进行钻进实验，数据信息采集系统用于采集岩石试样所受轴向应力和径向应力的数据以及观察围压加载仓内高压液体注入的情况和岩石试样表面激光钻进的情况。

进一步的，所述围压加载仓侧壁上设有第一导液口和第二导液口，第二导液口位于第一导液口上方，第二导液口高于岩石试样上端面且低于第一密封圈下端面，第一导液口用于向围压加载仓内导入高压液体，第二导液口用于过载排液。

上述技术方案，所述轴向加载系统包括液压控制回路以及若干相同液压缸，液压缸均匀分布于加载活塞正上方，液压控制回路包括油箱、滤油器、液压泵、减压阀、溢流阀、压力表、冷却器和电磁换向阀，液压缸并联后与液压控制回路连通。

进一步的，所述液压缸的活塞杆上设有液压推板，液压推板上安装橡胶缓冲垫。

进一步的，所述加载活塞上端面设有定位孔，定位孔与橡胶缓冲垫形状、大小均相同，定位孔在加载活塞上的位置与液压缸在加载活塞上方的位置一一对应。