[发明专利]一种高温高压水压致裂夹持器及其试验方法

摘要

本发明公开了一种高温高压水压致裂夹持器及其试验方法，高温高压水压致裂夹持器包括试验筒体、筒体上安装部分、筒体下安装部分和筒体内安装部分。本发明可针对小型岩样进行水压致裂试验，单次试验一人即可进行，操作方便，试验成功率高，单次试验成本较低；夹持器共有五处密封设计，可有效避免在试验过程中因漏液导致的试验失败，密封件均通过相关部件压紧方式进行密封，且在加温过程或试验过程中，可以对密封件进行持续压紧，且筒体内安装部分特别设计了密封预紧力施加及提供部件，能够抵抗试验过程中部件受热后的膨胀力，利于研究热力耦合作用下高温高压岩体的破裂力学行为，可为高温岩体地热开采工程中储留层的建造工程提供理论依据和指导。

主权项

1.一种高温高压水压致裂夹持器，包括试验筒体(9)、筒体上安装部分、筒体下安装部分和筒体内安装部分；其特征在于，所述的试验筒体(9)是上下贯通的筒型结构，试验筒体(9)上沿其径向方向设有贯穿筒壁的注油孔(11)和出油孔(12)，试验筒体(9)内腔包括沿其轴向方向设置在中部的围压腔段(10)和对称设置在围压腔段(10)上下两端的大径段，大径段与围压腔段(10)之间形成上定位台阶和下定位台阶；所述的筒体上安装部分包括上压盖(1)、上堵头(3)、上堵头压帽(4)、上压头(5)、密封压台(6)、堵头密封环组件(7)和压头密封圈(8)；上堵头(3)是底部具有大径定位台阶的阶梯柱结构，上堵头(3)通过大径定位台阶定位设置在试验筒体(9)的上定位台阶上，上堵头(3)的中轴线位置设有贯穿上堵头(3)的上压头安装通孔，上压头安装通孔底端设有同轴内凹设置的试件支撑套安装沉孔、且试件支撑套安装沉孔的内径尺寸大于上压头安装通孔的内径尺寸；杆状结构的上压头(5)穿接设置在上堵头(3)的上压头安装通孔内，上压头(5)的底端设有外径尺寸与试件支撑套(28)的内径尺寸配合的大径压头结构、且大径压头结构与上压头(5)的杆体之间设有锥形挤压面，上压头(5)的中轴线位置还设有贯穿上压头(5)的注水通道(5‑1)；压头密封圈(8)套接安装在上压头(5)的杆体底部、且位于上堵头(3)的试件支撑套安装沉孔与上压头(5)的大径压头结构之间，压头密封圈(8)的外径尺寸与试件支撑套(28)的内径尺寸配合、且压头密封圈(8)的底部设有与上压头(5)的锥形挤压面锥度配合的锥面结构；密封压台(6)套接安装在上堵头(3)上，且密封压台(6)分别与上堵头(3)和试验筒体(9)的大径段滑移配合设置，密封压台(6)可上下滑移移动；堵头密封环组件(7)套接安装在上堵头(3)上、且位于上堵头(3)的大径定位台阶与密封压台(6)之间，堵头密封环组件(7)包括对接设置的上密封环和下密封环、且上密封环和下密封环的对接面为锥形配合面；上压盖(1)套接安装在上堵头(3)上，上压盖(1)与试验筒体(9)螺纹安装连接、且上压盖(1)压接在密封压台(6)上；上堵头压帽(4)通过螺纹配合安装在上压头(5)的顶部、且上堵头压帽(4)压接在上堵头(3)上；所述的筒体下安装部分相对于筒体上安装部分上下对置设置，包括下压盖(2)、下堵头(19)、下堵头压帽(20)、下压头(16)、下压头出口密封环组件(17)和传力套(18)；下堵头(19)是顶部具有大径定位台阶的阶梯柱结构，下堵头(19)通过大径定位台阶定位设置在试验筒体(9)的下定位台阶上，下堵头(19)的中轴线位置设有贯穿下堵头(19)的下压头安装通孔；杆状结构的下压头(16)穿接设置在下堵头(19)的下压头安装通孔内，下压头(16)的顶端设有外径尺寸与试件支撑套(28)的内径尺寸配合的大径压头结构、且大径压头结构与下压头(16)的杆体之间设有锥形挤压面，锥形挤压面上也设有套接安装的压头密封圈(8)、且压头密封圈(8)的顶部与下压头(16)的锥形挤压面锥度配合，下压头(16)的杆体底端设有与其同轴设置的密封小径段，下压头(16)的中轴线位置还设有贯穿下压头(16)的出水通道(16‑1)；下压头出口密封环组件(17)和传力套(18)自上而下依次套接安装在下压头(16)的密封小径段上、且下压头出口密封环组件(17)和传力套(18)的总高度尺寸大于密封小径段的高度尺寸，下压头出口密封环组件(17)包括对接设置的上密封卡环和下密封卡环、且上密封卡环和下密封卡环的对接面为锥形配合面；下压盖(2)套接安装在下堵头(19)上、且下压盖(2)与试验筒体(9)螺纹安装连接，下压盖(2)与下堵头(19)的大径定位台阶之间也设有堵头密封环组件(7)和密封压台(6)、且堵头密封环组件(7)和密封压台(6)自上而下依次套接安装在下堵头(19)上，下压盖(2)压接在密封压台(6)上；下堵头压帽(20)是螺栓结构，下堵头压帽(20)通过螺纹配合安装在下堵头(19)的下压头安装通孔的底部、且下堵头压帽(20)的顶端顶靠在传力套(18)的底端上，下堵头压帽(20)的中轴线位置也设有贯穿下堵头压帽(20)的出水通道(16‑1)；所述的筒体内安装部分包括位于试验筒体(9)内部的试件支撑套(28)、密封传压件(13)、预紧压帽(14)和预紧压簧(15)；试件支撑套(28)的顶端套接在上压头(5)的大径压头结构和上压头(5)的压头密封圈(8)上、且试件支撑套(28)的顶端穿入并顶靠在试件支撑套安装沉孔内，试件支撑套(28)的底端套接在下压头(16)的大径压头结构和下压头(16)的压头密封圈(8)上；密封传压件(13)是外径尺寸与试验筒体(9)内腔围压腔段(10)的内径尺寸间隙配合的盘状结构，密封传压件(13)包括盘体和位于盘体轴心位置的内压套(13‑1)，内压套(13‑1)的内径尺寸与下压头(16)的杆体的外径尺寸间隙配合，内压套(13‑1)的外径尺寸与试件支撑套(28)的内径尺寸间隙配合，密封传压件(13)通过内压套(13‑1)套接安装在下压头(16)上，且内压套(13‑1)的顶端穿入试件支撑套(28)的底端、并顶靠在下压头(16)的压头密封圈(8)的底端上，盘体上还设有多个沿轴向方向贯穿盘体的过油孔(13‑3)；预紧压帽(14)与下压头(16)的杆体螺纹安装连接、且预紧压帽(14)的顶端压接在密封传压件(13)的底平面上；预紧压簧(15)的顶端顶靠在密封传压件(13)的底平面上、底端顶靠在下堵头(19)的顶端。