一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，壓力加載曲桿穿過桁架上的螺孔與壓力加載樣板連接，壓力加載樣板和固定樣板通過樣品槽中嵌入環氧樹脂的巖屑將中間樣板夾持，為樣品槽中樣品的剪切活動提供正壓力，安裝在桁架上的位移傳感器用于測量中間樣板的位移，中間樣板下端系一根柔性鋼繩，柔性鋼繩穿過限位臺引繩孔，繞過手動螺錐，再穿過隔振臺引繩孔，末端系在砝碼上，通過手搖螺錐柔性鋼繩同時牽拉中間樣板和砝碼，為中間樣板提供剪切力，固定在限位臺上的彈簧用于中間樣板的下滑過程的緩沖，置于砝碼正下方的電子秤記錄砝碼質量變化的數據，電子秤、位移傳感器和壓力傳感器所記錄的數據通過數據傳輸線同步輸入計算機并存儲。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術是關于頁巖氣儲層縫網改造增產技術，特別是關于一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置。
技術介紹
頁巖氣的高效開發需要進行儲層改造，以形成具有導流能力的頁巖氣通道，從而獲得工業氣流。與常規油氣儲層不同的是，頁巖氣獲得高產必須最大程度激活儲層天然裂縫并發生剪切滑移，實現天然裂縫之間的相互貫通。頁巖儲層裂隙縫面的摩擦強度是天然裂縫剪切滑移縫網形成的控制因素之一。儲層的水力壓裂泵入大量的壓裂液，除了對頁巖儲層的局部應力場改變進行造縫外，流體-巖石的相互作用，改變了裂縫表面的摩擦系數。含有減阻劑成分的壓裂液既有降低頁巖儲層縫面接觸剛度(軟化)的作用，又有液膜降低摩阻的作用。另外，頁巖的取芯困難是是地面開展大型物模實驗、模擬水力壓裂來評價儲層成縫成網潛力評價的制約因素。因此，利用鉆井液攜帶返至地面的儲層巖屑評價不同壓裂液對縫面摩擦特性的影響規律非常重要。目前國內外還沒有可實現該功能的評價裝置和評價方法，設計一套這樣的裝置非常必要，以期探究頁巖儲層發生剪切滑移條件，為儲層改造工程應用提供理論依據。
技術實現思路
本專利技術所要解決的一種技術問題是提供一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，該裝置可以測量頁巖儲層巖石在不同流體作用下的摩擦強度隨正壓力的變化關系，研究儲層的摩擦強度與正應力的關系、不同壓裂液對摩擦強度的影響規律等。考慮到壓裂施工現場的復雜性等條件，該裝置力求簡單精準使用，方便現場測量分析。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案為：一種利用巖屑測量壓裂液作用下巖石摩擦強度的實驗裝置，其結構包括圖1中所示的部件1～20。其特征在于，隔振臺為整個上部的裝置提供穩定的測量平臺，其上的桁架為整個系統的支撐構件，通過固定支架將固定樣板固定，固定樣板和壓力加載樣板置于限位臺上，固定樣板與限位臺固定連接，壓力加載樣板與限位板無連接，壓力加載曲桿穿過桁架上的螺孔與應力傳感器連接，壓力傳感器與應力加載樣板連接，壓力加載樣板和固定樣板通過樣品槽中嵌入環氧樹脂的巖屑將中間樣板夾持，為樣品槽中樣品的剪切活動提供正壓力，安裝在桁架上的位移傳感器用于測量中間樣板的位移，中間樣板下端系一根柔性鋼繩，柔性鋼繩穿過限位臺引繩孔，繞過手動螺錐，再穿過隔振臺引繩孔，末端系在砝碼上，其中手搖螺錐包含普通螺桿、直徑漸增螺桿和曲柄，通過搖動曲柄，帶動直徑漸增螺桿的向曲柄反方向一側移動，柔性鋼繩向直徑漸增螺桿的直徑增大方向爬升，柔性鋼繩同時牽拉中間樣板和砝碼，為中間樣板提供剪切力，固定在限位臺上的彈簧用于中間樣板的下滑過程的緩沖，置于砝碼正下方的電子秤記錄砝碼質量變化的數據，電子秤、位移傳感器和壓力傳感器所記錄的數據通過數據傳輸線同步輸入計算機并存儲。本專利技術的設計原理：本專利技術依據經典摩擦力學原理，采用直剪的方式。本專利技術的有益效果：由上述原理設計和具體實施方式可以看出，本專利技術提供的一種利用巖屑測量頁巖摩擦強度的實驗裝置，具有如下優點：裝置簡單，具有很好的便攜性，整體裝置不需要伺服液壓機的配合，通過旋轉正壓力加載曲桿即可提供正壓力，通過手搖螺錐實現剪切力的加載；測試的樣品既可以使用完整的巖石樣品，也可以利用鉆井巖屑，測試對樣品形狀規格要求靈活；測試過程中只存在兩個摩擦面的剪切滑移，摩擦力由兩個摩擦面的值取平均值獲得，結果更為準確和穩定；切向力的加載可通過簡易的裝置實現精細的、緩慢的加載，提高了實驗精度；操作簡單，使用本裝置可實現切向力、位移和正壓力的，數據有計算機記錄并處理，自動化程度高。附圖說明圖1為本專利技術實施例1的一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置的簡圖，圖中：1計算機，2數據傳輸線，3壓力加載曲桿，4螺孔，5壓力傳感器，6壓力加載樣板，7位移傳感器，8中間樣板，9固定樣板，10樣品槽，11桁架，12固定支架，13柔性鋼繩，14彈簧，15限位臺，16限位臺引繩孔，17手動螺錐，18隔振臺，19隔振臺引繩孔，20砝碼，21電子秤。圖2為圖1中樣品槽10結構示意圖，圖中：22巖屑，23環氧樹脂。圖3為圖1中手搖螺錐17結構示意圖，圖中：24普通螺桿，25直徑漸增螺桿，26曲柄。具體實施方式實施例1一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，其結構包括圖1中所示的部件1～20。其特征在于，隔振臺18為整個上部的裝置提供穩定的測量平臺，其上的桁架11為整個系統的支撐構件，通過固定支架12將固定樣板9固定，固定樣板9和壓力加載樣板置于限位臺15上，固定樣板與限位臺固定連接，壓力加載樣板與限位板無連接，壓力加載曲桿3穿過桁架上的螺孔4與壓力傳感器5連接，壓力傳感器5與應力加載樣板6連接，壓力加載樣板6和固定樣板9通過樣品槽10中嵌入環氧樹脂23的巖屑22將中間樣板8夾持，為樣品槽10中樣品的剪切活動提供正壓力，安裝在桁架上的位移傳感器7用于測量中間樣板8的位移，中間樣板8下端系一根柔性鋼繩13，柔性鋼繩13穿過限位臺引繩孔16，繞過手動螺錐17，再穿過隔振臺引繩孔19，末端系在砝碼上，其中手搖螺錐包含普通螺桿24、直徑漸增螺桿25和曲柄26，通過搖動曲柄26，帶動直徑漸增螺桿25的向曲柄反方向一側移動，柔性鋼繩13向直徑漸增螺桿26的直徑增大方向爬升，柔性鋼繩13同時牽拉中間樣板8和砝碼20，為中間樣板8提供剪切力，固定在限位臺上的彈簧15用于中間樣板8的下滑過程的緩沖，置于砝碼正下方的電子秤21記錄砝碼質量變化的數據，電子秤21、位移傳感器7和壓力傳感器5所記錄的數據通過數據傳輸線2同步輸入計算機1并存儲。下面結合附圖和實施例對本專利技術的進行詳細的描述：第一步：于井口采集鉆井液攜帶返至地面的頁巖儲層巖屑，清洗并篩選10～50目巖屑若干，晾干待測。第二步：在樣品槽中倒入適量環氧樹脂，然后將樣品分撒與4個樣品槽中，密布并將表面壓至齊整凸出于樣品槽，待環氧樹脂強度穩定后用300目砂紙打磨平整。若要測定不同壓裂液作用下的摩擦強度，在將樣品槽置于壓裂液中浸泡24h，48h或者更長時間。第三步：將樣品槽安裝在樣板上，保證樣品槽正對齊，用螺桿施加預定正壓力。第四步：計算機端打開軟件，開始同步記錄位移、正壓力和剪切力，手搖曲柄進行剪切力施加。中間樣板滑至彈簧限位停止下行時，停止數據記錄，數據分析處理得出此正壓力和該流體作用下的頁巖的摩擦強度。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，其特征在于，隔振臺為整個上部的裝置提供穩定的測量平臺，其上的桁架為整個系統的支撐構件，通過固定支架將固定樣板固定，固定樣板和壓力加載樣板置于限位臺上，固定樣板與限位臺固定連接，壓力加載樣板與限位板無連接，壓力加載曲桿穿過桁架上的螺孔與應力傳感器連接，壓力傳感器與應力加載樣板連接。
【技術特征摘要】
1.一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，其特征在于，隔振臺為整個上部的裝置
提供穩定的測量平臺，其上的桁架為整個系統的支撐構件，通過固定支架將固定樣板固定，
固定樣板和壓力加載樣板置于限位臺上，固定樣板與限位臺固定連接，壓力加載樣板與限位
板無連接，壓力加載曲桿穿過桁架上的螺孔與應力傳感器連接，壓力傳感器與應力加載樣板
連接。
2.根據權利要求1所述的一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，其特征在于，壓
力加載樣板和固定樣板通過樣品槽中嵌入環氧樹脂的巖屑將中間樣板夾持，為樣品槽中樣品
的剪切活動提供正壓力，安裝在桁架上的位移傳感器用于測量中間樣板的位移。
3.根據權利要求1所述的一種利用巖屑測量頁巖摩擦特性的實驗裝置，其特征在于，中
間樣板下端系一根柔性鋼繩，柔性鋼繩穿過限位臺引繩孔，繞過手動螺錐，再穿過隔振臺引
繩孔，末端系在砝碼上，其中手搖螺錐包含普...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葛洪魁，閆偉，王小瓊，王劍波，劉慶，孟范寶，陳浩，
申請(專利權)人：中國石油大學北京，
類型：發明
國別省市：北京;11
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