一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法制造方法及图纸

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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种可模拟径向压力的真三轴实验装置及方法
本专利技术涉及稠油热采以及非常规有机质页岩油有效开发实验
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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，本专利技术采用如下技术方案：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；x向施压机构包括第一中空膨胀方板，第一中空膨胀方板所在平面沿前后方向竖向设置，第一中空膨胀方板设置在圆筒体内部左侧部且位于岩心试件的左侧，第一中空膨胀方板的右侧面与岩心试件的左侧面紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧和圆筒体的左侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第一扇形板，第一中空膨胀方板的顶部中心开设有与第一中空膨胀方板的内腔连通的第一安装孔，第一安装孔上固定安装有第一压力液导管，圆筒体内部右侧部设置有位于岩心试件的右侧的第一实心方板，第一实心方板的尺寸和第一中空膨胀方板的尺寸相同，第一实心方板和第一中空膨胀方板左右对称，第一实心方板的左侧面与岩心试件的右侧面紧压接触，第一实心方板的右侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一实心方板的右侧和圆筒体的右侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第二扇形板，第二扇形板和第一扇形板的结构相同且左右对称，第一中空膨胀方板、第一实心方板、第一扇形板、第二扇形板和岩心试件的高度均相同；y向施压机构包括第二中空膨胀方板，第二中空膨胀方板所在平面沿左右方向竖向设置，第二中空膨胀方板设置在圆筒体内部前侧部且位于岩心试件的前侧，第二中空膨胀方板的后侧面与岩心试件的前侧面紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧和圆筒体的前侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第三扇形板，第二中空膨胀方板的顶部中心开设有与第二中空膨胀方板的内腔连通的第二安装孔，第二安装孔上固定安装有第二压力液导管，圆筒体内部后侧部设置有位于岩心试件的后侧的第二实心方板，第二实心方板的尺寸和第二中空膨胀方板的尺寸相同，第二实心方板和第二中空膨胀方板前后对称，第二实心方板的前侧面与岩心试件的后侧面紧压接触，第二实心方板的后侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二实心方板的后侧和圆筒体的后侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第四扇形板，第四扇形板和第三扇形板的结构相同且左右对称，第二中空膨胀方板、第二实心方板、第三扇形板、第四扇形板和岩心试件的高度均相同；第一中空膨胀方板和第二中空膨胀方板的结构相同且相互垂直布置，第一实心方板和第二实心方板的结构相同且相互垂直布置，第一扇形板、第二扇形板、第三扇形板和第四扇形板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置，第一中空膨胀方板的前侧面、第二中空膨胀方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第一扇形长条板，第二中空膨胀方板的右侧面、第一实心方板的前侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第二扇形长条板，第一实心方板的后侧面、第二实心方板的右侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第三扇形长条板，第一中空膨胀方板的后侧面、第二实心方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第四扇形长条板，第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置；z向施压机构包括轴压油缸和轴压升降板，轴压油缸同中心竖向设置在中空转轴内部，轴压油缸的缸体顶部固定连接在水平转盘的下表面，水平转盘的中部开设有上大下小的T型孔，轴压升降板水平设置且匹配安装在T型孔的上部大孔中，轴压升降板的尺寸和T型孔的上部大孔的尺寸相同，轴压升降板的厚度和T型孔的上部大孔的深度相同，轴压升降板的上表面与岩心试件的下表面紧压接触，轴压油缸的活塞杆向上伸出缸体并匹配穿过T型孔的下部小孔，轴压油缸的活塞杆的顶部与轴压升降板的下表面固定连接，轴压升降板、轴压油缸的活塞杆和轴压油缸的缸体底部同中心均开设有上下通透的第二中心圆孔，第二中心圆孔与第一中心圆孔的内径相同且上下对应。本专利技术还包括孔隙压力机构，孔隙压力机构包括一根孔压轴，孔压轴竖向插接在第二中心圆孔中，孔压轴的外圆周与第二中心圆孔的内壁紧密贴合，孔压轴的底部一体成型有横杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：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。/n

【技术特征摘要】
1.一种可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：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。


2.根据权利要求1所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：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。


3.根据权利要求2所述的可模拟径向压力的真三轴实验装置，其特征在于：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；
x向施压机构包括第一中空膨胀方板，第一中空膨胀方板所在平面沿前后方向竖向设置，第一中空膨胀方板设置在圆筒体内部左侧部且位于岩心试件的左侧，第一中空膨胀方板的右侧面与岩心试件的左侧面紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一中空膨胀方板的左侧和圆筒体的左侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第一扇形板，第一中空膨胀方板的顶部中心开设有与第一中空膨胀方板的内腔连通的第一安装孔，第一安装孔上固定安装有第一压力液导管，圆筒体内部右侧部设置有位于岩心试件的右侧的第一实心方板，第一实心方板的尺寸和第一中空膨胀方板的尺寸相同，第一实心方板和第一中空膨胀方板左右对称，第一实心方板的左侧面与岩心试件的右侧面紧压接触，第一实心方板的右侧前后两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第一实心方板的右侧和圆筒体的右侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第二扇形板，第二扇形板和第一扇形板的结构相同且左右对称，第一中空膨胀方板、第一实心方板、第一扇形板、第二扇形板和岩心试件的高度均相同；
y向施压机构包括第二中空膨胀方板，第二中空膨胀方板所在平面沿左右方向竖向设置，第二中空膨胀方板设置在圆筒体内部前侧部且位于岩心试件的前侧，第二中空膨胀方板的后侧面与岩心试件的前侧面紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二中空膨胀方板的前侧和圆筒体的前侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第三扇形板，第二中空膨胀方板的顶部中心开设有与第二中空膨胀方板的内腔连通的第二安装孔，第二安装孔上固定安装有第二压力液导管，圆筒体内部后侧部设置有位于岩心试件的后侧的第二实心方板，第二实心方板的尺寸和第二中空膨胀方板的尺寸相同，第二实心方板和第二中空膨胀方板前后对称，第二实心方板的前侧面与岩心试件的后侧面紧压接触，第二实心方板的后侧左右两棱边分别与圆筒体的内壁紧压接触，第二实心方板的后侧和圆筒体的后侧内圆周之间的扇形空间匹配填装有第四扇形板，第四扇形板和第三扇形板的结构相同且左右对称，第二中空膨胀方板、第二实心方板、第三扇形板、第四扇形板和岩心试件的高度均相同；
第一中空膨胀方板和第二中空膨胀方板的结构相同且相互垂直布置，第一实心方板和第二实心方板的结构相同且相互垂直布置，第一扇形板、第二扇形板、第三扇形板和第四扇形板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置，第一中空膨胀方板的前侧面、第二中空膨胀方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第一扇形长条板，第二中空膨胀方板的右侧面、第一实心方板的前侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第二扇形长条板，第一实心方板的后侧面、第二实心方板的右侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第三扇形长条板，第一中空膨胀方板的后侧面、第二实心方板的左侧面和圆筒体的内圆周之间的扇形空间匹配加塞有第四扇形长条板，第一扇形长条板、第二扇形长条板、第三扇形长条板和第四扇形长条板的结构相同且在圆筒体内部圆周阵列布置；
z向施压机构包括轴压油缸和轴压升降板，轴压油缸同中心竖向设置在中空转轴内部，轴压油缸的缸体顶部固定连接在水平转盘的下表面，水平转盘的中部开设有上大下小的T型孔，轴压升降板水平设置且匹配安装在T型孔的上部大孔中，轴压升降板的尺寸和T型孔的上部大孔的尺寸相同，轴压升降板的厚度和T型孔的上部大孔的深度相同，轴压升降板的上表面与岩心试件的下表面紧压接触，轴压油缸的活塞杆向上伸出缸体并匹配穿过T型孔的下部小孔，轴压油缸的活塞杆的顶部与轴压升降板的下表面固定连接，轴压升降板、轴压油缸的活塞杆和轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲秀刚，韩文中，汪虎，张伟，时战楠，董雄英，吴佳朋，
申请(专利权)人：中国石油大港油田勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：天津;12