[发明专利]一种能够测试岩石三轴强度参数的多功能钻头破岩实验装置及方法

摘要

本发明公开了一种能够测试岩石三轴强度参数的多功能钻头破岩实验装置，它包括主体装置、压头结构、围压系统、声发射系统、温度控制系统和孔隙物料注入系统。本发明的有益效果是：能够在密闭环境下模拟地层真实的温度，地应力，孔隙压力，同时完成三轴力学测试和钻头破岩测试，可以测定岩样的应力应变曲线，钻头、钻柱的动态振动、钻压、进尺对岩样破碎的影响，为多种条件下复杂油气藏力学性质和钻头破岩研究提供实验依据，并且在测试岩石常规力学性质的同时进行破岩实验，达到设计温度压力条件后可一次性完成两个实验，总体耗时短，能有效提高井下岩心的利用率。

主权项

1.一种能够测试岩石三轴强度参数的多功能钻头破岩实验装置，其特征在于：它包括主体装置、压头结构、围压系统、声发射系统、温度控制系统和孔隙物料注入系统；所述主体装置包括高压釜基座（1）和高压釜盖板（2），高压釜盖板（2）固设于高压釜基座（1）顶部，高压釜基座（1）与高压釜盖板（2）之间形成有实验腔，高压釜盖板（2）上开设有连通实验腔的导向孔，实验腔内设置有围压套（3），围压套（3）内设置有岩样（4），实验腔内设置有温度传感器（5）和压力传感器（6），温度传感器（5）和压力传感器（6）分别与位于主体装置外部的温度计（7）和压力表（8）连接；所述压头结构包括压头（9）和定位液压泵（10），压头（9）滑动安装于导向孔内，压头（9）的底部且位于其两侧均铰接有密封板（11），密封板（11）表面设置有磁铁，密封板（11）经磁铁吸附于压头（9）底部，压头（9）内开设有液压腔，液压腔内由上往下顺次设置有活塞（12）、电机（13）、钻杆（14）和钻头（15），压头（9）上安装有力传感器和位移传感器，所述定位液压泵（10）的出液口与液压腔连通；所述围压系统由顺次连接的液压油罐（16）和围压泵（17）组成，围压泵（17）的出口端与实验腔连通；所述声发射系统由声发射采集探头（18）和三维声发射采集计算机（19）组成，声发射采集探头（18）设置于围压套（3）内，声发射采集探头（18）与三维声发射采集计算机（19）电连接；所述的温度控制系统包括换热系统控制器（20）、设置于实验腔内且套于围压套（3）外部的冷凝换热圈（21）、套于高压釜基座（1）外部的电磁加热圈（22），所述换热系统控制器（20）与冷凝换热圈（21）和电磁加热圈（22）电连接；所述的孔隙物料注入系统包括物料泵（23）、液罐（24）和气罐（25），所述液罐（24）和气罐（25）均与物料泵（23）的入口端连接，物料泵（23）的出口端经管线（26）从实验腔底部向上伸入实验腔内且与岩样（4）下端面接触。/n