[发明专利]一种砂箱物理模拟实验装置及其模拟实验方法

说明书

本发明涉及的是一种砂箱物理模拟实验装置，这种砂箱物理模拟实验装置的走滑底板驱动装置的步进电机通过减速箱连接梯牙螺杆，无牙螺杆与梯牙螺杆同方向平行设置；倾滑底板驱动装置是由液压缸设置在倾滑底板与实验台底座之间构成，液压缸上端与倾滑底板铰接，液压缸下端与实验台底座通过直线导轨滑动连接；实验台由实验台底座连接在实验台支架一侧构成，走滑底板水平设置于实验台支架上，走滑底板的下底面通过无牙螺杆固定；倾滑底板水平设置于走滑底板的一侧，二者均设置有倾滑翻板；步进电机、液压缸均连接计算机，计算机控制走滑底板和倾滑底板的运动。本发明能够集多种实验于一身，适应发生多期构造演化的盆地内断裂活动的模拟实验。

技术领域

本发明涉及构造地质学和石油地质学研究领域中含油气盆地内部断裂活动演化的砂箱物理模拟实验装置，具体涉及一种砂箱物理模拟实验装置及其模拟实验方法。

背景技术

对于含油气盆地而言，在地质历史时期盆地内部并非仅经历了一次构造运动，由于拉张或挤压方向的改变，或者叠加了晚期不同性质的应力场作用（例如早期为拉张引力场，晚期为剪切应力场），造成了早期形成的先存断裂在晚期构造应力场的作用下发生了再活化，断裂再活化对油气圈闭的形成、油气的运移及油气藏的保存和破坏都具有决定性的作用。目前，对含油气盆地内断裂空间组合样式进行研究的过程中，我们着重关注了应力场方向对断裂的影响，而忽视了先存断裂与晚期应力场之间的作用关系对晚期形成的断裂样式的影响。因此有必要对这部分进行深入的研究。而砂箱物理模拟实验可作为再现或反演含油气盆地内不同类型的构造形迹和演化过程最为有效的方法，应用目前的技术手段，已经不局限于平面或剖面的2D模拟实验，通过扫描及系统切片甚至可构建三维地质模型。然而关于早期不同性质、不同产状的先存断裂叠加晚期不同性质的位移场发生再活动的实验，国内外还尚没有单台砂箱物理模拟实验装置可以实现全部模拟实验。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种砂箱物理模拟实验装置，这种砂箱物理模拟实验装置用于解决现有技术中尚没有单台砂箱物理模拟实验装置可以实现全部模拟实验的问题，本发明的另一个目的是提供这种砂箱物理模拟实验装置的模拟实验方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种砂箱物理模拟实验装置包括驱动模块、模型承托模块、走滑底板、倾滑底板、计算机，驱动模块包括走滑底板驱动装置和倾滑底板驱动装置，走滑底板驱动装置是包括步进电机、无牙螺杆、梯牙螺杆、减速箱、指示灯，步进电机通过减速箱连接梯牙螺杆，无牙螺杆与梯牙螺杆同方向平行设置，无牙螺杆固定在固定连接部件上，梯牙螺杆从固定连接部件中穿出；倾滑底板驱动装置是由液压缸设置在倾滑底板与实验台底座之间构成，液压缸上端与倾滑底板铰接，液压缸下端与实验台底座通过直线导轨滑动连接；模型承托模块包括实验台、所述直线导轨，实验台由实验台底座连接在实验台支架一侧构成，所述直线导轨设置在实验台底座上；走滑底板水平设置于实验台支架上，走滑底板的下底面通过穿过实验台架的无牙螺杆固定；倾滑底板水平设置于走滑底板的一侧，倾滑底板上设置角度标尺，倾滑底板通过液压合页设置有倾滑翻板，走滑底板通过液压合页设置有走滑翻板，倾滑翻板与走滑翻板对应设置；步进电机、液压缸均连接计算机，计算机控制走滑底板和倾滑底板的运动。

上述方案中滑底板驱动装置的步进电机通过电机底座设置，电机底座为空心框体，电机底座垂向中部平行钻两个孔洞，两个孔洞相对于电机底座的中心线对称，两个孔洞内壁均抛光，以减小摩擦阻力，所述无牙螺杆有两个，两个无牙螺杆平穿过两个孔洞，可以在孔洞内平行自由滑动，走滑底板下底面通过环形卡扣固定在无牙螺杆上。

上述方案中液压缸上端焊接固定在倾滑底板的中心位置，液压缸通过带夹具的滑块设置在所述的直线导轨上，该直线导轨两侧各设置一条直线导轨，倾滑底板通过底面四个支撑杆接头分别连接一个气弹簧支撑杆，每个气弹簧支撑杆另一端通过带夹具的滑块设置在两侧的直线导轨上。液压缸提供不同方向倾滑位移的动力，通过使用液压缸将液压能转变为机械能推动上覆的倾滑底板，为实验运行提供产生倾滑位移的动力。