模擬儲層環境的應力應變測試系統，包括真三軸應力儀（1）；所述真三軸應力儀（1）加載在待測巖樣上，其特征在于：所述測試系統還包括壓力倉（2）、密封套（3）、加熱單元（6）、加壓單元（7）、注氣單元（8）以及應力應變傳感器；所述密封套（3）包裹設置在所述待測巖樣外部，且所述密封套（3）設置在所述壓力倉（2）內，所述真三軸應力儀（1）設置在所述密封套（3）與壓力倉（2）之間；所述加熱單元（6）設置在所述壓力倉（2）外壁上，所述加壓單元（7）與所述壓力倉（2）內腔相連通，所述注氣單元（8）設置在所述壓力倉（2）外部并與所述密封套（3）內腔相連通；所述應力應變傳感器設置在所述待測巖樣上。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術為，該測試系統包括包括真三軸應力儀、壓力倉、密封套、加熱單元、加壓單元、注氣單元以及控制單元；密封套包裹設置在待測巖樣外部，且設置在壓力倉內，真三軸應力儀設置在密封套與壓力倉之間；加熱單元設置在壓力倉外壁上，加壓單元與壓力倉內腔相連通，注氣單元密封套內腔相連通；該測試方法通過控制加熱單元、加壓單元以及注氣單元以模擬待測巖樣的真實環境，再控制真三軸應力儀，完成對待測巖樣的應力應變檢測；本專利技術可以對模擬真實環境下的地下儲層巖石的應力應變檢測，并將檢測結果以應力應變曲線的形式，精細、直觀地顯示出來；它為石油勘探研究提供了有效的檢測方法和檢測手段。【專利說明】
本專利技術涉及巖石的物理特性檢測領域，具體涉及一種能夠
技術介紹
眾所周知，隨著表層油氣田的不斷挖掘開采，淺層油氣資源變得越來越少，人們開始把探索油氣資源的目標瞄向了深層油氣田。而深層油氣田處于高溫高壓環境中，故要對深層油氣田進行研究，就需要模擬地下深處的高溫高壓環境。通過檢測含油巖石在不同壓力和溫度條件下物理特性的變化，可以對儲油層的生成、變化和遷移等進行研究，其數據對油、氣田的開發有著重要的指導意義。在現有技術中，普遍采用的測量系統是利用真三軸應力儀在常溫、常壓條件下對樣品進行靜態檢測。真三軸應力儀是一種真實模擬主應力狀態，且能在任意應力路徑下測試樣品力學特征的試驗儀器。真三軸應力儀可以實現3個方向分別施加不同大小的主應力，使樣品沿3個軸向產生不同的應變情況，從而模擬真實巖體中的應力條件。但這種測量系統無法在模擬天然氣儲層的高溫高壓條和氣體吸附件下對樣品的應力應變情況進行檢測，使得其檢測的實驗數據與真實環境中巖石樣品的物理特性不相符，實驗數據的參考價值較低。
技術實現思路
為了解決現有技術中的應力應變測試系統無法檢測真實環境條件下巖石樣品物理特性的缺陷，本專利技術設計了一種。該測試系統的設計思路如下:模擬儲層環境的應力應變測試系統，包括真三軸應力儀1 ;所述真三軸應力儀1加載在待測巖樣上。所述測試系統還包括壓力倉2、密封套3、加熱單元6、加壓單元7、注氣單元8以及應力應變傳感器；所述密封套3包裹設置在所述待測巖樣外部，且所述密封套3設置在所述壓力倉2內，所述真三軸應力儀1設置在所述密封套3與壓力倉2之間；所述加熱單元6設置在所述壓力倉2外壁上，所述加壓單元7與所述壓力倉2內腔相連通，所述注氣單元8與所述密封套3內腔相連通；所述應力應變傳感器設置在所述待測巖樣上。為了實現對所述待測巖樣的三個軸向進行加壓，所述真三軸應力儀1包括6個機械臂；6個所述機械臂兩兩對稱設置在所述密封套3外表面的X、Y、Z軸上；所述機械臂包括鋼桿4-1和鋼片4-2 ;所述鋼片4-2緊貼住所述密封套3的外表面，所述鋼桿4-1與所述鋼片4-2垂直，所述鋼桿4-1 一端與所述鋼片4-2相連接，另一端延伸至所述壓力倉2外部并與控制單元相連接；所述鋼片4-2與所述密封套3外表面之間設有所述應力應變傳感器。機械臂作為真三軸應力儀1的一部分，其實現了固定待測巖樣和密封套3以及對待測巖樣施加軸向力。所述測試系統還包括檢測單元，所述檢測單元包括所述應力應變傳感器、溫度傳感器以及壓力傳感器；所述溫度傳感器以及壓力傳感器均設置在所述壓力倉2中。所述加熱單元6包括電熱絲，所述電熱絲沿周向設置在所述壓力倉2外側壁上；所述加壓單元7包括液壓泵以及壓力管線；所述壓力管線一端與所述液壓泵相連接，另一端與所述壓力倉2內腔相連通。所述注氣單元8包括氣泵、氣體計量裝置以及氣體管線；所述氣體管線一端與所述氣泵相連接，另一端穿過所述壓力倉2并與所述密封套3內腔相連通，所述氣體計量裝置設置在所述密封套3中。所述控制單元包括計算機5 ;所述計算機5的信號控制端口分別與真三軸應力儀1、加熱單元、加壓單元以及注氣單元相連接，所述計算機5的信號接收端口與所述檢測單元相連接。在具體實施中，所述壓力倉2的形狀為正方體，所述壓力倉2的側壁厚度為10?20厘米。為保證壓力倉3具備足夠的抗熱與抗壓能力，壓力倉3的倉壁材質為耐高溫、耐高壓的非金屬材質，優選為聚四氟乙烯。密封套3的表面為膠質材料。所述注氣單元注入的氣體為甲烷氣。利用上述模擬儲層環境的應力應變測試系統實現的應力應變測試方法，其步驟為，步驟I，搭建好模擬儲層環境的應力應變測試系統，并將所述密封套3包裹設置在所述待測巖樣外部，控制所述真三軸應力儀I上的機械臂將所述密封套3和待測巖樣固定在所述壓力倉2內；步驟2，設置環境參數，所述環境參數包括環境溫度、圍壓、注氣速率以及軸向壓力；步驟3，開啟加熱單元6以及加壓單元7，對所述待測巖樣進行加熱、加壓操作，并通過所述計算機5實時監測所述待測巖樣的溫度、壓力信息，當滿足所述環境參數的設定條件時，停止對所述待測巖樣進行加熱、加壓；步驟4，開啟注氣單元8，控制所述氣泵向所述密封套3內腔通入氣體，并通過所述計算機5實時監測注入氣體的體積，當24小時內氣體吸附量波動小于1%時，停止注入氣體，所述待測巖樣達到氣體吸附平衡狀態；達到平衡狀態的標志是24小時累計氣體吸附體積穩定不變。步驟5，啟動所述真三軸應力儀1，控制所述機械臂分別沿X、Y、Z軸向所述待測巖樣施加軸向力，并通過所述應力應變傳感器實時采集所述待測巖樣的應變信息；步驟6，將所述待測巖樣的形變信息傳輸至所述計算機5，所述計算機5分析得到所述待測巖樣的應力應變曲線。在步驟3中，所述待測巖樣的最高表面溫度為120°C。在步驟5中，所述真三軸應力儀I施加的最大軸向壓力為70Mpa。與現有技術相比，本測試系統能在高溫、高壓和甲烷氣體吸附狀態下對巖石等樣品進行應力應變檢測，能夠在應力連續變化時，記錄樣品三個軸向上的幾何形態變化，并以應力應變曲線的形式，清晰、準確地展示被檢測物體在受三個軸向應力擠壓下的形變狀況，極大提升了實驗數據的準確性、真實性，為石油勘探研究提供了有效的檢測手段和檢測方法。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術的模擬儲層環境的應力應變測試系統的模塊連接圖；圖2為本專利技術的高壓倉內部結構的軸向剖面圖；圖3為本專利技術的測試方法的流程框圖；附圖編號說明:1-真三軸應力儀；2_壓力倉；3_密封套；4_1鋼桿；4_2鋼片；5-計算機；6_加熱單元；7_加壓單元；8_注氣單元；下面結合附圖和【具體實施方式】對本專利技術作進一步詳細地說明，本專利技術的保護范圍不局限于下述的【具體實施方式】。【具體實施方式】如圖1、圖2所示，模擬儲層環境的應力應變測試系統，包括真三軸應力儀1、壓力倉2、密封套3、加熱單元6、加壓單元7、注氣單元8、檢測單元、機械臂以及計算機5。密封套3包裹設置在待測巖樣外部，且設置在壓力倉2內，真三軸應力儀1設置在密封套3與壓力倉2之間，并加載在待測巖樣上；壓力倉2的形狀為正方體，壓力倉2的側壁厚度為15厘米，壓力倉2的側壁材質為聚四氟乙烯。真三軸應力儀1包括6個機械臂；6個機械臂兩兩對稱設置在密封套3外表面的X、Y、Z軸上；機械臂包括鋼桿4-1和鋼片4-2 ;鋼片4-2緊貼住密封套3的外表面，鋼桿4_1與鋼片4-2垂直，鋼桿4-1 一端與鋼片4-2相連接，另一端延伸至壓力倉2外部并與控制單元相連接；鋼片4-2與密封套3外表面之間設有應力應變傳感器。加熱單元6包括電熱本文檔來自技高網...
【技術保護點】
模擬儲層環境的應力應變測試系統，包括真三軸應力儀（1）；所述真三軸應力儀（1）加載在待測巖樣上，其特征在于：所述測試系統還包括壓力倉（2）、密封套（3）、加熱單元（6）、加壓單元（7）、注氣單元（8）以及應力應變傳感器；所述密封套（3）包裹設置在所述待測巖樣外部，且所述密封套（3）設置在所述壓力倉（2）內，所述真三軸應力儀（1）設置在所述密封套（3）與壓力倉（2）之間；所述加熱單元（6）設置在所述壓力倉（2）外壁上，所述加壓單元（7）與所述壓力倉（2）內腔相連通，所述注氣單元（8）設置在所述壓力倉（2）外部并與所述密封套（3）內腔相連通；所述應力應變傳感器設置在所述待測巖樣上。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：周楓，趙群，李呈呈，周中彪，虞立，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院，
類型：發明
國別省市：
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