[发明专利]一种可控温度的岩石抗压强度测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石力学特性检测领域，具体涉及一种能够在高温条件下进行岩石破裂压力检测的装置和方法。

背景技术

众所周知，随着表层油气田的不断挖掘开采，浅层油气资源变得越来越少，人们开始把探索油气资源的目标瞄向了深层油气田。而要对深层油气田进行研究，就需要模拟地下深处的高温高压环境。通过检测含油岩石在不同压力和温度条件下物理特性的变化，可以对储油层的生成、变化和迁移等进行研究，其数据对油、气田的开发有着重要的指导意义。

此外，现有的岩石力学检测装置和方法能够实现岩石在不同方向应力作用下发生破裂的实验模拟，其实验结果通常以应力应变曲线的形式体现。但是，如何解释这些应力应变曲线并将之转化成岩石力学性质的描述，需要有比较深厚的岩石力学专业知识，并且岩石破裂过程中其内部究竟发生了怎样的变化，还需要更深入地研究。

因此，本领域亟需开发一种能够在高温条件下进行岩石破裂压力检测的装置和方法。

发明内容

本发明融合了真三轴实验技术、高温高压实验技术和X射线检测技术，建立一套能够模拟高温、高压条件，并在岩石破裂过程中对岩石内部微观结构的变化进行动态检测的实验装置和方法，实现在不同温度下的岩石抗压强度测试，能够为专业人员更好地分析岩石破裂力学提供帮助。

为了实现在高温条件下对岩石受压直至破裂的过程检测，本发明设计了一种可控温度的岩石抗压强度测试系统及其测试方法。

根据本发明的一个方面，提供一种可控温度的岩石抗压强度测试系统，包括高温高压仓、三轴应力加载装置、一个或多个X射线检测装置；每个X射线检测装置包括X射线发生器和X射线接收器，X射线发生器和X射线接收器分别设置在所述高温高压仓相对的两个侧面；三轴应力加载装置为所述高温高压仓内的岩石样品提供三轴压力加载；以及所述高温高压仓设置有加热装置。

进一步地，三轴应力加载装置包括：6个机械臂，6个机械臂两两对称地设置在岩石样品外表面的X、Y、Z轴上；每个机械臂包括压杆和压盘，压盘紧贴住岩石样品的外表面，压杆一端与压盘相连接。

进一步地，所述压盘与岩石样品外表面之间设有应变传感器。应变传感器连接到所述三轴应力加载装置，用于收集岩石样本的应变数据。

进一步地，所述加热装置包括电热丝，电热丝沿周向设置在所述高温高压仓的外侧壁上。

进一步地，岩石样品为正方体，设置在密封套内。

进一步地，所述的可控温度的岩石抗压强度测试系统放置于密封的铅房内。

进一步地，所述系统还包括控制装置，与所述三轴应力加载装置、一个或多个X射线检测装置以及所述加热装置连接，并控制上述装置。

进一步地，所述高温高压仓的外壳采用聚四氟乙烯制造。

根据本发明的另一方面，提供一种可控温度的岩石抗压强度测试方法，包括以下步骤：开启X射线扫描；对设置在高温高压仓内的岩石样品加温加压；采集岩石样品的形变数据和X射线扫描数据；处理采集到的数据。

进一步地，所述方法还包括根据采集到的岩石样品的形变数据和X射线扫描数据，调整施加给岩石样品的温度和/压力。由采集到的X射线扫描数据对岩石样品进行三维图像显示，由图像判断岩石样品内部是否发生破裂，进而确定给定温度下的岩石样品抗压强度。

本发明的系统检测时环境的最高温度可升至一百二十摄氏度。系统检测时三个轴向的最高压力可升至七十兆帕。

本发明的系统能够在高温、高压状态下对样品(如岩石样品等)进行压力加载，实时监测样品在不同方向压力加载直至破裂过程中内部微观结构的变化。通过本发明的系统和方法，能够实现岩石破裂过程中对岩石内部微观结构的变化进行动态检测，测量不同温度条件下岩样的抗压强度变化，并将岩样破裂过程以X射线扫描图像的形式精细、直观地显示出来，它能够为岩石破裂力学研究提供有效的检测方法和检测手段，帮助和简化专业人对对岩石破裂过程的力学解释。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1显示了本发明的可控温度的岩石抗压强度测试系统的结构示意图。

图2显示了本发明的高温高压仓的结构示意图。

图3显示了根据本发明一个实施例的可控温度的岩石抗压强度测试方法的流程图。

具体实施方式