[发明专利]岩心裂缝制备装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩心人工造缝技术领域，具体涉及一种岩心裂缝的制备装置及方法。

背景技术

目前国内外的岩心人工造缝方法归纳起来主要包括均匀劈开法、径向拉伸和轴向压缩。均匀劈开法是指用切割机将岩心切成对等的两半，根据所需的裂缝开度，用中间垫片厚度或者填砂的直径模拟裂缝宽度或计算宽度。这种方法应根据岩心材质是天然岩心还是人造岩心、岩心的致密程度等物性以及试验目的有区别地造缝或充填。径向拉伸法主要利用测定岩石抗拉强度的巴西试验原理，在岩心径向施加压力。即在沿加载直径的垂直方向上分布有拉伸应力，随着压力的增加，拉伸应力逐渐增大。在拉伸应力的作用下，沿压力方向将逐渐产生裂纹，最终拉开一条裂缝。此裂缝与施加压力平行，与拉伸应力垂直，裂缝面粗糙。轴向压缩法可分为单轴压缩和三轴压缩。操作方法是将岩心封在热缩套中，以与围压介质隔开，装好应变测量装置，放入高压仓，施加轴向应力（在三轴试验中还需充入围压油，加上围压）。在轴向应力的作用下，岩心将逐渐变形直至产生裂缝。用轴向压缩方法进行造缝时，岩心本身的脆性差异致使不同岩心的破裂形态呈现多样性。致密的砂岩几乎总是形成一条主导裂缝且造缝较易控制。而灰岩、辉绿岩、片麻岩等脆性较大，趋于多裂缝发育。

现有技术存在的缺点是：其中的均匀劈开法和径向拉伸法通常形成单一裂缝；轴向压缩法虽然有可能形成多裂缝或网络裂缝，但是这种方法在造缝时使用的设备多，造缝时需要的压力大，操作方法也相对比较复杂，造成的裂缝分布主要受岩石脆性因素制约，人工较难控制。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能人工造出网络裂缝且方便控制和操作的岩心裂缝制备装置。

针对以上技术问题，本发明提供的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的岩心裂缝制备装置，包括：

工作台，所述工作台上设有第一垫板；

设在第一垫板上的岩心筒，用于装待压岩心；

设在第一垫板和待压岩心之间的若干个尖锥造缝工具，尖锥造缝工具的尖头朝向待压岩心的下表面；

设在岩心筒上的第二垫板，所述第二垫板压在待压岩心的上表面；

压力机，作用在第二垫板上，用于提供压力。

与现有技术相比，本发明的岩心裂缝制备装置具有以下优点。通过将岩心装入岩心筒，在加压造缝过程中岩心不容易破碎。待压岩心压在尖锥造缝工具的尖头上，通过若干个尖头的引导，能人工造出网络裂缝，而且造缝时需要的压力降低。通过压力机、岩心筒和尖锥造缝工具使得岩心的裂缝在一定程度上可控，在操作过程中只需要控制压力机的压力即可，操作更方便。

作为本发明的装置的一种优选，所述尖锥造缝工具包括圆锥、三棱锥、四棱锥、五角星锥和六角星锥。圆锥、三棱锥、四棱锥、五角星锥和六角星锥均为比较规则的形状，方便批量加工。

作为本发明的装置的另一种优选，所述尖锥造缝工具在第一垫板上呈三点均匀分布或四点均匀分布。使得造出来的岩心裂缝形状更接近实际页岩状况，造缝后的岩心可作为地层伤害试验的基础部件。

作为本发明的装置的一种改进，所述待压岩心的上表面设有尖头朝下的尖锥造缝工具。待压岩心的上表面也设置尖锥造缝工具，能起到更好的引导作用。

为本发明的装置的还有一种优选，所述待压岩心包括页岩、砂岩、碳酸盐岩、火山岩。适用范围更广，可用于给包括页岩、砂岩、碳酸盐岩、火山岩在内的多种岩心造缝，造缝后的岩心用于各种岩层的地层伤害试验，与实际状况更接近。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种采用本发明的岩心裂缝制备装置制备岩心裂缝的方法，包括以下步骤：

1）将待压岩心除两个端面外的部分包好；

2）在包好的待压岩心的两端加上尖锥造缝工具，一起装入岩心筒；

3）将装有待压岩心的岩心筒放在第一垫板上，第一垫板位于工作台上，并将第二垫板放在岩心筒上；

4）操作压力机，先使压力机下降至接触第二垫板，并开始加压，直到待压岩心受到的压力在不断增大后突然大幅度降低，停止加压，记下压力的最高值；

5）卸压，取下压过的岩心。

若需继续加工其它的岩心，则换一块岩心，重复步骤1）～5）。

作为本发明的方法的一种改进，步骤2）中若包好的待压岩心的两端加上尖锥造缝工具一起装入岩心筒时岩心筒的一端面或两端面还高出尖锥造缝工具，则向岩心筒内装入金属垫块直至两端均凸出岩心筒的两端面，一起放置在压力机上。通过金属垫块方便压力能更好地作用到岩心上。

附图说明

图1所示是本发明的岩心裂缝制备装置的结构示意图。