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原文传递一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置及方法

专利名称：	一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置及方法
摘要：	本发明涉及一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置及方法，其包括：带内孔的岩石试样、受力架、真三轴加载系统、数据采集系统、孔眼壁面显示系统和信息处理系统；岩石试样设置在位于受力架内部的底座上；真三轴加载系统设置在受力架上，用于对岩石试样施加X、Y、Z三个方向的应力；数据采集系统设置在真三轴加载系统和岩石试样接触处以及岩石试样内孔，用于实时测量岩石试样所受应力及内孔应变，并发送到信息处理系统；孔眼壁面显示系统设置在岩石试样的内孔内，用于观察岩石试样内孔的破坏方式；信息处理系统对接收到的应力及应变数据进行处理。本发明可以广泛应用于固结砂岩储层孔眼稳定性评价领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国石油大学(北京)
发明人：	刘伟;周宝;邓金根;王鹏飞;罗超;胡佳雯;谢士远
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910299018.9
公开号：	CN110018056A
代理机构：	北京纪凯知识产权代理有限公司
代理人：	孙楠
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	102249 北京市昌平区府学路18号中国石油大学(北京)
主权项：	1.一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于其包括：带内孔的岩石试样、受力架、真三轴加载系统、数据采集系统、孔眼壁面显示系统和信息处理系统；所述岩石试样设置在位于所述受力架内部的底座上，用于对不同孔径的射孔孔眼及裸眼井眼进行模拟；所述真三轴加载系统设置在所述受力架上，且所述真三轴加载系统的X、Y、Z轴输出端分别与所述岩石试样的两侧部、前后部以及顶部相接触，用于对所述岩石试样施加X、Y、Z三个方向的应力；所述数据采集系统设置在所述真三轴加载系统和岩石试样接触处以及所述岩石试样内孔，用于实时测量所述岩石试样所受应力及内孔应变，并发送到所述信息处理系统；所述孔眼壁面显示系统设置在所述岩石试样的内孔内，用于观察所述岩石试样内孔的破坏方式；所述信息处理系统用于对接收到的应力及应变数据进行处理。 2.如权利要求1所述的一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述真三轴加载系统的X轴输出端包括由左侧加载油缸和左侧加载柱塞构成的第一X轴输出端以及由右侧加载油缸和右侧加载柱塞构成的第二X轴输出端，且所述左侧加载油缸和右侧加载油缸由侧向加载柱塞泵和侧向加载控制器通过耐高压管线控制，所述左侧加载柱塞和右侧加载柱塞分别通过复合加载板与所述岩石试样的两侧部相接触；所述真三轴加载系统的Y轴输出端包括由前面加载油缸和前面加载柱塞构成的第一Y轴输出端以及由后面加载油缸和后面加载柱塞构成的第二Y轴输出端，且所述前面加载油缸和后面加载油缸由前、后面加载柱塞泵和前后面加载控制器通过耐高压管线控制，所述前面加载柱塞和后面加载柱塞分别通过复合加载板与所述岩石试样的前部和后部相接触；所述真三轴加载系统的Z轴输出端包括轴向加载油缸和轴向加载柱塞，且所述轴向加载油缸由轴向加载柱塞泵和轴向加载控制器通过耐高压管线控制，所述轴向加载柱塞末端通过复合加载板与所述岩石试样的顶部相接触；所述侧向加载柱塞泵、轴向加载柱塞泵和前、后面加载柱塞泵与所述信息处理系统相连，在所述信息处理系统控制下对所述岩石试样施加三个方向的压力。 3.如权利要求2所述的一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述复合加载板包括复合加载板主体和可拆卸复合片；所述复合加载主体中心设置有用于与各所述加载柱塞相匹配的配合凹槽，所述复合加载主体四周设置有用于与所述可拆卸复合片螺栓连接的配合孔，各所述可拆卸复合片通过所述配合孔和无帽螺栓紧固设置在所述复合加载主体上。 4.如权利要求2所述的一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述受力架包括机架、前面滑轨底座和后面滑轨底座；所述机架包括两钢性柱体和顶部支架，两所述钢性柱体底部固定设置在地面上，两所述钢性柱体上设置有用于与所述真三轴加载系统的左侧加载油缸和右侧加载油缸相配合的滑轨，使得所述真三轴加载系统的X轴输出端能够沿两所述钢性柱体竖直滑动；所述顶部支架固定设置在两所述钢性柱体顶部，所述顶部支架用于与所述真三轴加载系统的轴向加载油缸固定连接；所述前面滑轨底座和后面滑轨底座分别固定设置在两所述钢性柱体之间的地面上，且所述前面滑轨底座和后面滑轨底座上分别设置有用于与所述真三轴加载系统的正面加载油缸和后面加载油缸相配合的前面滑轨和后面滑轨，使得所述真三轴加载系统的Y轴输出端能够沿两滑轨竖直滑动。 5.如权利要求2所述的一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述数据采集系统包括侧向位移传感器与侧向压力传感器，轴向位移传感器与轴向压力传感器，前、后面位移传感器与压力传感器以及周向应变传感器；所述侧向压力传感器、轴向压力传感器和前、后面压力传感器分别设置于所述侧向加载柱塞、轴向加载柱塞、前后向加载柱塞与所述复合加载板之间；所述侧向位移传感器、轴向位移传感器、前、后向位移传感器分别设置于各所述复合加载板与所述岩石试样之间；所述周向应变传感器设置于所述岩石试样的内孔内；各传感器采集的压力和位移数据均通过数据线发送到所述信息处理系统。 6.如权利要求1所述的一种砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述孔眼壁面显示系统包括360°内窥镜，所述360°内窥镜设置于所述岩石试样的内孔内，并通过数据线与所述信息处理系统相连。 7.如权利要求1所述的一种固结砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述岩石试样为由露头岩石或人造岩石加工而成的立方体试样。 8.如权利要求7所述的一种固结砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置，其特征在于：所述岩石试样的长度至少大于内孔直径的3倍。 9.一种采用如权利要求1～8任一项所述的砂岩储层孔眼稳定性评价实验装置的实验方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：设置稳定性评价实验装置，该实验装置包括带内孔的岩石试样、受力架、真三轴加载系统、数据采集系统、孔眼壁面显示系统和信息处理系统；步骤二：制备岩石试样，将制备好的岩石试样放置于底座中心；步骤三：选择与岩石试样上端面相配合的复合加载板，通过信息处理系统控制真三轴加载系统的Y轴输出端与复合加载板接触并施加预设载荷；选择与岩石试样两侧面以及前后面相配合的复合加载板，通过信息处理系统控制真三轴加载系统的X轴和Y轴输出端与复合加载板接触并施加预设载荷；步骤四：采用位移加载的方式进行压力加载，记录应力-应变关系，通过内窥镜实时观察岩石试样内孔壁面情况，直至岩石试样内孔出现破坏；步骤五：观察至内孔破坏时，停止加载，同步卸载真三轴加载系统的X、Y、Z轴输出端的加载载荷，将岩石试样取下；步骤六：将记录的应力-应变关系与内孔破坏照片归纳，利用CT扫描或核磁扫描观察岩石试样内孔的破坏形式。
所属类别：	发明专利