[实用新型]单裂缝岩石等效有效应力系数测试装置

说明书

本实用新型涉及一种单裂缝岩石等效有效应力系数测试装置。测试装置的三轴压力室设置有测试腔，轴压加载机构的轴向加载缸设置在三轴压力室的顶部，轴向加载缸的内部与轴压伺服泵连通，轴向加载缸的伸缩端进入到测试腔中；围压加载机构的围压伺服泵与测试腔连通，上压头和下压头沿竖向相对设置在测试腔中，上压头设置在轴向加载缸的伸缩端的正下方，上压头内设置有上流体压力管道，下压头固定设置在测试腔的底部，下压头内设置有下流体压力管道，上流体压力管道和下流体压力管道均和所述流体压力伺服泵连通；待测试的具有单裂缝的岩石放置在上压头和下压头之间。本实用新型可使测试结果更加准确。

技术领域

本实用新型属于岩土检测技术领域，尤其涉及一种单裂缝岩石等效有效应力系数测试装置。

背景技术

单裂缝岩石等效有效应力系数测试方法以剪切强度为主要指标，考虑裂缝内流体压力对剪切强度的弱化程度。基于等效应力原理，提出单裂缝岩石等效有效应力系数的测试方法。有效应力的概念最早由K.Terzaghi提出，用以表征土体介质中总应力、固体骨架应力和孔隙流体压力之间的相互作用关系，后由M.A.Biot对Terzaghi有效应力原理进行修正，引入Biot系数，即有效应力系数。有效应力在二氧化碳地质封存、核废料地下处置以及油气资源开发过程中有着重要的应用。

现有技术中，有效应力系数测试均在Biot固结理论框架下进行，仅适用于弹性多孔介质。对于裂缝性储层、油气开采过程中的压裂裂缝和干热岩地热储层等，传统的有效应力系数不再适用。然而合理确定储层岩石的有效应力，对于评价储层岩石、预测产量等至关重要。因此，需对现有技术进行改进。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种单裂缝岩石等效有效应力系数测试装置以及测试方法。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本实用新型提供了一种单裂缝岩石等效有效应力系数测试装置，所述装置包括三轴压力室、轴压加载机构、围压加载机构、流体压力加载机构以及变形测量组件，其中：

所述三轴压力室沿其轴向设置有测试腔，所述测试腔的顶部敞口设置；

所述轴压加载机构包括轴向加载缸与轴压伺服泵，所述轴向加载缸设置在所述三轴压力室的顶部，所述轴向加载缸的内部与所述轴压伺服泵连通，所述轴向加载缸的伸缩端进入到所述测试腔中；

所述围压加载机构包括围压伺服泵，所述测试腔和所述围压伺服泵连通；

所述流体压力加载机构包括流体压力伺服泵、上压头和下压头，所述上压头和所述下压头沿竖向相对设置在所述测试腔中，所述上压头设置在所述轴向加载缸的伸缩端的正下方，所述上压头内设置有上流体压力管道，所述下压头固定设置在所述测试腔的底部上，所述下压头内设置有下流体压力管道，所述上流体压力管道和所述下流体压力管道均和所述流体压力伺服泵连通；

待测试的具有单裂缝的岩石放置在所述上压头和下压头之间，所述岩石的上端和下端均设置剪切垫片，两个所述剪切垫片相背的一侧的中部均设置有凹槽，所述凹槽底部均匀布置有多个透水孔，两个所述剪切垫片上的多个所述透水孔均和所述岩石的裂缝相通，两个所述剪切垫片相对的一侧均设置有缺口，两个所述剪切垫片的缺口交错设置，每个所述缺口内均设置有刚度小于所述剪切垫片的剪切层，所述岩石和两个所述剪切垫片通过密封套密封；

所述变形测量组件包括两个直线位移传感器和一个环向应变计，两个所述直线位移传感器相对设置在所述岩石的两侧，且所述直线位移传感器设置在所述上压头和所述下压头之间，所述环向应变计套装在所述密封套的周面外侧。

进一步地，所述轴向加载缸包括缸体、活塞杆以及活塞，其中：

所述缸体设置在所述三轴压力室的顶部；