一種巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗簡易裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于石油與天然氣巖石力學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗簡易裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石類材料其內(nèi)部存在著初始微裂紋和缺陷，其巖體的變形與破壞機(jī)制與巖體中裂紋的萌生、擴(kuò)展和貫通過程密切相關(guān)。在巖石斷裂力學(xué)中，當(dāng)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到材料的斷裂韌度(KIC)時，裂紋就會以接近聲的速度擴(kuò)展。但是，在應(yīng)力強(qiáng)度因子小于KIC時，裂紋仍然會緩慢地、穩(wěn)定地擴(kuò)展，即亞臨界裂紋擴(kuò)展。亞臨界裂紋擴(kuò)展是巖石中最主要的與時間相關(guān)的行為，因此亞臨界裂紋擴(kuò)展參數(shù)對分析油氣井的井壁穩(wěn)定性非常重要。目前研究和測量巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展參數(shù)是采用雙扭測試法，其中就需要加工雙扭試件，經(jīng)多方調(diào)研，目前這種雙扭測試法存在一些缺點(diǎn)，缺點(diǎn)如下:
[0003](I)雙扭測試法對雙扭試件的要求很高，試件為長X寬X高為150.0mm X 60.0mm X4.80mm的薄板，且試件上、下表面平行度誤差不超過0.025mm，針對油氣井所需要研究的巖石來說加工成此種雙扭試件困難很大，如硬脆性泥頁巖，其層理性和各向異性太強(qiáng)，加工成此雙扭試件幾乎不可能，且由于從地下所取巖心尺寸較小也無法制作成雙扭試件；
[0004](2)雙扭測試需在專門的伺服系統(tǒng)(如INS TR ON 1342材料伺服系統(tǒng))上進(jìn)行，或?qū)ΜF(xiàn)有的常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)(如TAW1000壓力伺服系統(tǒng))進(jìn)行改裝，但改裝過程十分繁瑣。
[0005]因此，需要研制出一種實驗試件加工簡單，且能在現(xiàn)有常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)上進(jìn)行巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗的簡易裝置，尤其針對石油天然氣領(lǐng)域所需要研究的巖石也能進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型的目的是:為巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗提供一種簡易裝置，且能在現(xiàn)有常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)上進(jìn)行，同時能達(dá)到雙扭測試法一樣的實驗精度和實驗結(jié)果，這樣既可以是實驗過程簡單又保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗簡易裝置，其特征在于:上部為鋼球體，下部為巖心試樣，所述的鋼球體的直徑為10mm，常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)通過鋼球體將壓力傳遞給巖心試樣，所述的巖心試樣是由直徑25_、高度20mm的圓柱形巖心加工而成，巖心試樣的結(jié)構(gòu)包含“V”型切口、裂紋導(dǎo)向槽、楔形體切口，所述的“V”型切口位于巖心試樣上部，其上端寬度為25mm，“V”型面夾角為90度，“V”型面與鋼球體接觸，“V”型切口和鋼球體的共同作用使常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分垂向壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閷r心試樣的橫向拉應(yīng)力，使裂紋導(dǎo)向槽產(chǎn)生拉應(yīng)力，達(dá)到了雙扭測試中對雙扭試件中間產(chǎn)生拉應(yīng)力的同樣效果，所述的裂紋導(dǎo)向槽位于“V”型切□尖端的中央軸線上，其為長方體通槽，槽寬為2mm，槽深為2mm，所述的楔形體切口位于裂紋導(dǎo)向槽的一端，其寬度為Imm，深度為Imm，高為0.5mm，楔形體切口使得在加載過程中裂紋由該切口開始，并沿裂紋導(dǎo)向槽延伸。
[0009]本實用新型的有益效果:
[0010]由上述的技術(shù)方案可以看出，本實用新型提供的一種巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗簡易裝置，該裝置實驗試件加工簡單，可在常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)上進(jìn)行實驗，原理簡單，操作方便，滿足實驗要求。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型應(yīng)用的巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗裝置安裝圖；
[0012]圖2為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本實用新型裝置中巖心試樣的主視圖；
[0014]圖4為本實用新型裝置中巖心試樣的A-A剖視圖；
[0015]圖5為本實用新型裝置中巖心試樣的俯視圖；
[0016]圖中:常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)壓頭1、鋼球體2、“V”型切口3、裂紋導(dǎo)向槽4、楔形體切口 5、巖心試樣6、常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)底座7。
【具體實施方式】
[0017]如圖1和圖2所示，為本實用新型應(yīng)用的巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗裝置安裝圖和本實用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖，它包括常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)壓頭1、鋼球體2、“V”型切口3、裂紋導(dǎo)向槽4、楔形體切口 5、巖心試樣6、常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)底座7 ；如圖3-5所不，為本實用新型裝置中巖心試樣的主視圖和剖視圖及俯視圖，為巖心試樣的加工提供參考。本實用新型裝置的特征在于，上部為直徑為1mm的鋼球體，下部為巖心試樣，所述巖心試樣的結(jié)構(gòu)包含“V”型切口、裂紋導(dǎo)向槽、楔形體切口，所述“V”型切口位于巖心試樣上部，所述裂紋導(dǎo)向槽在“V”型切口尖端的中央軸線上，所述楔形體切口位于裂紋導(dǎo)向槽的一端。
[0018]本實用新型中涉及的未說明部分與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗簡易裝置，其特征在于:上部為鋼球體(2)，下部為巖心試樣(6)，所述的鋼球體(2)的直徑為I Omm，所述的巖心試樣(6)是由直徑25mm、高度20mm的圓柱形巖心加工而成，巖心試樣(6)的結(jié)構(gòu)包含“V”型切口(3)、裂紋導(dǎo)向槽(4)、楔形體切口(5)，所述的“V”型切口(3)位于巖心試樣(6)上部，其上端寬度為25mm，“V”型面夾角為90度，“V”型面與鋼球體(2)接觸，所述的裂紋導(dǎo)向槽(4)位于“V”型切口(3)尖端的中央軸線上，其為長方體通槽，槽寬為2mm，槽深為2mm，所述的楔形體切口( 5)位于裂紋導(dǎo)向槽(4)的一端，其寬度為1mm，深度為1mm，高為0.5mm0
【專利摘要】本實用新型涉及一種巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗簡易裝置，可在常規(guī)巖石三軸試驗系統(tǒng)上對巖石進(jìn)行亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗，該裝置其特征在于：上部為直徑為10mm的鋼球體，下部為巖心試樣，所述巖心試樣是由直徑25mm、高度20mm的圓柱形巖心加工而成，巖心試樣的結(jié)構(gòu)包含“V”型切口、裂紋導(dǎo)向槽、楔形體切口，所述“V”型切口位于巖心試樣上部，其上端寬度為25mm，“V”型面夾角為90度，所述裂紋導(dǎo)向槽在“V”型切口尖端的中央軸線上，其為長方體通槽，槽寬2mm，槽深2mm，所述楔形體切口位于裂紋導(dǎo)向槽的一端，其寬1mm，深1mm，高0.5mm，楔形體切口使在加載過程中裂紋由該切口開始，并沿裂紋導(dǎo)向槽延伸，該簡易裝置易于加工，且能滿足巖石亞臨界裂紋擴(kuò)展實驗的要求。
【IPC分類】G01N3/08
【公開號】CN205209884
【申請?zhí)枴緾N201520899020
【發(fā)明人】汪偉, 鄧金根, 劉凱銘
【申請人】中國石油大學(xué)(北京)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年11月13日