[发明专利]一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法

说明书

一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，包括水平固定底盘和减速电机，水平固定底盘的底部固定连接有若干根圆周阵列的支柱，水平固定底盘的上表面转动设置有实验箱体，实验箱体内放置有岩心试件，以实验箱体的左右水平方向为x向，以实验箱体的前后水平方向为y向，以实验箱体的上下垂直方向为z向，实验箱体的内部左侧设置有x向施压机构，实验箱体的内部前侧设置有y向施压机构，实验箱体的底部设置有z向施压机构，实验箱体的底部通过带传动机构与减速电机的主轴传动连接。本发明能够模拟岩心三轴方向的应力及孔隙压力，通过向岩心试件注入热蒸汽模拟稠油热采，并通过旋转实验箱体实现复杂渗流测试。

技术领域

本发明涉及稠油热采以及非常规有机质页岩油有效开发实验技术领域，具体的说，涉及一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法。

背景技术

目前页岩油技术开发往往涉及到三维地层应力和孔隙压力技术条件，考虑有机质内页岩油流动存在临界压力梯度，有机质通过扩散形式向无机质孔隙供液，无机质与裂缝间窜流。

应力作用下岩层中三维流体运动的微分方程为：

通过对构造应力场和渗流耦合方程建立，可对油气运移的流体势场进行数值模拟，从而对油气运移方向和聚集分布进行定量预测。

利用现有的方法来研究有机质页岩油的渗流往往存在如下问题：1) 不能进行地层构造压力模拟；2) 地层孔隙压力无法添加；3) 页岩油无法在岩心内通过热蒸汽加热实现渗流；4) 缺乏对复杂井网同时渗流的研究。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法，本发明能够模拟岩心三轴方向的应力及孔隙压力，通过向岩心试件注入热蒸汽模拟稠油热采，并通过旋转实验箱体实现复杂渗流测试。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，包括水平固定底盘和减速电机，水平固定底盘的底部固定连接有若干根圆周阵列的支柱，水平固定底盘的上表面转动设置有实验箱体，实验箱体内放置有岩心试件，以实验箱体的左右水平方向为x向，以实验箱体的前后水平方向为y向，以实验箱体的上下垂直方向为z向，实验箱体的内部左侧设置有x向施压机构，实验箱体的内部前侧设置有y向施压机构，实验箱体的底部设置有z向施压机构，实验箱体的底部通过带传动机构与减速电机的主轴传动连接。

实验箱体包括水平转盘、圆筒体和轴压盖板，圆筒体的顶部和底部均敞口，水平转盘的上表面外边沿设有第一环形台阶，圆筒体的底部内圆周与环形台阶的竖直外圆周紧密贴合，圆筒体的底部外边沿一体成型有环形凸板，环形凸板的下表面与环形台阶的水平底面紧压接触，环形凸板上圆周阵列螺纹连接有若干根紧固螺栓，各根紧固螺栓的内端均穿过环形凸板并螺纹固定连接在水平转盘上，水平固定底盘的中部开设有上下通透的轴承孔，水平转盘的下表面中部一体成型有中空转轴，水平固定底盘的上表面同中心开设有至少两道环形凹槽，每道环形凹槽内均间隔滚动设有若干个滚珠，各个滚珠的顶部均凸出相应环形凹槽的顶部，水平转盘的下表面压设在各个滚珠上，中空转轴的下端穿过轴承孔且位于水平固定底盘的下方，中空转轴的上侧部外圆周与轴承孔之间转动连接并转配有轴承，中空转轴的下侧部外圆周通过键固定套装有第一带轮，减速电机的主轴上固定套装有第二带轮，第一带轮和第二带轮之间通过皮带传动连接，岩心试件同中心设置在圆筒体内部，轴压盖板压紧在岩心试件的上表面并安装在圆筒体的顶部。

岩心试件为长方体结构，岩心试件的横截面为正方形，所述正方形的对角线的长度小于圆筒体的内径，岩心试件的中心处开设有上下通透的第一中心圆孔，岩心试件内部开设有至少三个顶部均敞口的加热盲孔，所有的加热盲孔围绕第一中心圆孔均匀设置，岩心试件的高度小于圆筒体的高度，岩心试件的底部压接在水平转盘的上表面；