[发明专利]一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置及方法

说明书

本发明公开了一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置及方法，属于石油工程岩石力学技术领域。该装置包括楔形组合模具、震动底座、可控压实系统和电脑监测系统。利用该装置及方法可实现加工出一种可模拟倾斜地层的岩心，首先通过楔形组合模具用分级填充的方法将岩心材料进行填充，通过可控压实系统对楔形组合模具进行加压，通过震动底座将填充材料震动均匀并压实，通过电脑监测系统对施加的压力和震动强度进行控制，从而加工制作出可模拟倾斜地层的岩心。

技术领域

本发明涉及石油工程中岩石力学相关领域，特别涉及一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置及方法。

背景技术

地层倾角对岩石力学特征影响研究一个重要课题，但由于地层环境的特殊性和复杂性，以及现场实测难度大、耗费大等因素影响，导致地层倾角对岩石力学特性的影响分析难以全面开展，另外，在岩心力学试验中没有能够模拟倾斜地层的岩心供使用，很难得出地层倾角对岩石力学的影响。

为了解决上述问题，该装置改进现有的岩心加工制作装置，使其既能够加工满足学生日常实验的普通岩心，又能够加工可模拟倾斜地层的岩心供学者研究岩层倾角对于岩石力学特征的影响。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有的岩心制作装置不能加工可模拟倾斜地层岩心的不足，提供一种能够加工和制作可模拟倾斜地层的岩心制作装置及方法。

为满足上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置，其特征在于，该装置包括楔形组合模具、震动底座、可控压实系统和电脑监测系统；

所述的楔形组合模具由第一级模具、第二级模具、第三级模具、第四级模具、边缘定位插销构成；

所述的震动底座由底座板、支撑脚、震动电机构成；

所述的可控压实系统由可升降支架、压力输出器、压杆、压板、压力传感器构成；

所述的电脑监测系统由计算机和线缆构成。

本发明所述的楔形组合模具由第一级模具、第二级模具、第三级模具、第四级模具自下而上组装而成，各模具均为斜空心圆柱体且内外径均相同，各级模具之间通过边缘定位插销固定连接，边缘定位插销相互成90度固定于各级模具的连接处。

本发明所述的第一级模具下端通过螺栓与底座固定，第一级模具的上表面与水平面成一定的夹角，第一级模具与第二级模具的连接面、第二级模具与第三级的连接面、第三级模具与第四级模具的连接面均与水平面成一定的夹角，夹角可以模拟真实岩层倾角。

本发明所述的一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置，其特征在于，所述的可升降式支架下端通过螺栓固定于底座上，压力输出器固定于可升降式支架的上端，压力输出器通过压杆与压板相连，压杆的表面贴有压力传感片，压板的直径与楔形模具的内径相等。

本发明所述的一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置，其特征在于，底座板通过四个相互垂直的支撑脚支撑，震动电机固定于底座板的下端中心，振动电机的震动强度可调节。

本发明所述的一种可模拟倾斜地层的岩心制作装置，其特征在于，计算机可以通过线缆控制震动电机的震动强度和压力输出器输出压力的大小，在装置运行过程中可随时控制和监测装置的运行状况。

利用本发明装置进行可模拟倾斜地层的岩心的加工方法包括以下步骤：

步骤1：按比例称取第一级模具所需的填充材料，搅拌均匀，按第一级步骤依次准备第二级模具、第三级模具和第四级模具所需的填充材料；