点击图片查看原图
二氧化碳爆破设备进入矿山开采行业已经10年左右的时间，在原有的基础上不断技术更新，目前我公司生产的二氧化碳爆破设备技术不断更新，我公司已生产研发133型二氧化碳爆破设备133型（二氧化碳爆破设备）的岩石力学试验系统。其特征是采用液态二氧化碳源、高压计量柱塞泵以及数控高精度加热装置组成二氧化碳爆破伺服供给部分来实现（二氧化碳爆破设备）的等流量或等压力供给；采用密闭保温携砂装置、表面活性剂加注装置以及反排装置组成密闭携砂部分来实现二氧化碳爆破携砂进入并撑开裂缝；采用液压油源、三轴压力室、高刚度作动器、岩样上下垫板以及岩石试样组成岩样加压部分为岩石试样施加轴向应力和围压以模拟真实地应力状态。一种能够实现岩石样品在地应力条件下被（二氧化碳爆破设备）爆破的岩石力学试验系统，由二氧化碳爆破伺服供给部分、密闭携砂部分以及岩样加压部分共三部分构成，所述二氧化碳爆破伺服供给部分由液 态二氧化碳源，安全阀门，压力表，高压计量柱塞泵，止回阀，压力传感器， 压力自动转换阀，蓄能器，安全阀门，二氧化碳加热装置，温度传感器和安全 阀门组成，液态二氧化碳源的二氧化碳在常温下高压保存于钢瓶中，高压计量柱塞泵必须满足伺服供给的输出流量和输出压力要求，蓄能器能够配合高压计量柱塞泵以保证液态二氧 化碳的稳定供给，二氧化碳加热装置需要能够保证能够将液态二氧化碳均匀加热至设定温度；所述 密闭携砂部分由密闭保温携砂装置，温度传感器，压力传感器，表面活性剂加注装置， 阀门，反排装置，压裂操控装置，安全阀门和二氧化碳爆破注入口组成， 密闭保温携砂装置必须保证在完全密闭条件下能够将二氧化碳爆破和细砂混合后输出，反排装置可以保证携砂后的二氧化碳爆破单向稳定输出，压裂操控装置能够全面控制液态二氧化碳 在供给过程中的压力、温度和流量；所述岩样加压子系统由岩石试样，试样上下垫板，压力室，围压输入口，压力作动器，加载操控装置和液压油源组成，压力室的壁厚应满足岩石试样的围压加载需要，围压输入口应能够伺服输入岩石试样围压加 载所需压力，压力作动器应能够伺服输出岩石试样轴压加载所需压力，试样上下垫板的尺寸应大于岩石试样直径，加载操控装置的频率响应能够满足岩石试样的轴向及围 压伺服加载需要。
技术领域 岩石力学试验技术与设备领域
背景技术 页岩气的开发需要对储层实施压裂改造，将压裂介质携砂后高压泵入储层，在低渗透致密岩 层中实施压裂形成三维裂缝网络，有效提高储层岩石渗透率而达到开发资源的目的。二氧化碳爆破是当 二氧化碳温度超过31.26℃，压力超过7.38MPa时的一种特殊状态，二氧化碳爆破分子间作用力很小， 流动性极强而密度较高，如果采（二氧化碳爆破设备）作为压裂介质，可以限度沟通储层中的裂缝网络。 对于如何通过在实验室模拟重现地应力状态下岩样在二氧化碳爆破作用下的破裂效果是个难题，主要在 于几个方面的问题难以解决：如何实现液态二氧化碳向二氧化碳爆破的转变；如何实现二氧化碳爆破 的伺服供给；如何实现二氧化碳爆破的携砂。
发明内容 本发明提供一种能够实现岩石样品在地应力条件下被（二氧化碳爆破设备）的岩石力学试验 系统。其特征是采用液态二氧化碳源、高压计量柱塞泵以及数控高精度加热装置组成二氧化碳爆破伺服 供给部分来实现二氧化碳爆破的等流量或等压力供给；采用密闭保温携砂装置、表面活性剂加注装置以 及反排装置组成密闭携砂部分来实现二氧化碳爆破携砂进入并撑开裂缝；采用液压油源、三轴压力室、 高刚度作动器、岩样上下垫板以及岩石试样组成岩样加压部分为岩石试样施加轴向应力和围压以模拟真实 地应力状态。
二氧化碳爆破设备，由二氧化碳爆破伺服供给部分、密闭携砂部分以及岩样加压部 分共三部分构成，所述二氧化碳爆破伺服供给部分由液态二氧化碳源，安全阀门，压力表，高压计 量柱塞泵，止回阀，压力传感器，压力自动转换阀，蓄能器，安全阀门，二氧化碳加热装置， 温度传感器和安全阀门组成；所述密闭携砂部分由密闭保温携砂装置，温度传感器，压力传 感器，表面活性剂加注装置，阀门，反排装置，压裂操控装置，安全阀门和超临界二氧 化碳注入口组成；所述岩样加压部分由岩石试样，试样上下垫板，压力室，围压输入口， 压力作动器，加载操控装置和液压油源组成。
基本原理与技术：针对液态二氧化碳增压泵送的需要，采用两台高压计量柱塞泵并联来实现液态二氧 化碳的等压力或等流量连续伺服供给，将液态二氧化碳增压至超过7.38MPa；针对液态二氧化碳增压后还 需要提升温度才能使得液态二氧化碳进入超临界态，采用二氧化碳加热装置配合温度传感器对增压后的液 态二氧化碳均匀加热至超过31.26℃，终使得液态二氧化碳进入超临界态；针对二氧化碳爆破储层压 裂过程中压裂介质需要携砂进入裂缝以撑开裂缝，采用密闭保温携砂装置配合温度传感器和压力传感器使 得二氧化碳爆破在保证压力温度恒定的情况下携带细砂进入岩石试样；针对岩石试样地应力状态的模拟 需要，采用圆筒形压力室沿试样轴向及周边施加轴压及围压，围压由液压油注入口进入压力室沿试样周边 来施加，轴压采用压力作动器沿试样轴向来施加；针对二氧化碳爆破储层压裂过程模拟的需要，采用沿 岩石试样轴线布置一定直径的钻孔，将二氧化碳爆破沿钻孔注入岩样来实施压裂。
二氧化碳爆破设备，由二氧化碳爆破伺服供给部分、密闭携砂部分以及岩样加压部 分共三部分构成。
二氧化碳爆破伺服供给部分由液态二氧化碳源，安全阀门，压力表，高压计量柱塞泵，止回阀，压力传感器，压力自动转换阀，蓄能器，安全阀门，二氧化碳加热装置，温度传感器和安全阀门组成。液态二氧化碳源的二氧化碳在常温下高压保存于钢瓶中，高压计量柱塞泵必须 满足伺服供给的输出流量和输出压力要求，蓄能器能够配合高压计量柱塞泵以保证液态二氧化碳的稳 定供给，二氧化碳加热装置需要能够保证能够将液态二氧化碳均匀加热至设定温度。
密闭携砂部分由密闭保温携砂装置，温度传感器，压力传感器，表面活性剂加注装置，阀 门，反排装置，压裂操控装置，安全阀门和二氧化碳爆破注入口组成。密闭保温携砂装 置必须保证在完全密闭条件下能够将二氧化碳爆破和细砂混合后输出，反排装置可以保证携砂后 的二氧化碳爆破单向稳定输出，压裂操控装置能够全面控制液态二氧化碳在供给过程中的压力、温 度和流量。
岩样加压部分由岩石试样，试样上下垫板，压力室，围压输入口，压力作动器，加载操 控装置和液压油源组成。压力室的壁厚应满足岩石试样的围压加载需要，围压输入口应 能够伺服输入岩石试样围压加载所需压力，压力作动器应能够伺服输出岩石试样轴压加载所需 压力，试样上下垫板的尺寸应大于岩石试样直径，加载操控装置的频率响应能够满足岩石试样 的轴向及围压伺服加载需要。
二氧化碳爆破设备组成。
1：液态二氧化碳源；2：安全阀门；3：压力表；4：高压计量柱塞泵；5：止回阀；6：压力传感器； 7：压力自动转换阀；8：蓄能器；9：安全阀门；10：二氧化碳加热装置；11：温度传感器；12：安全阀 门；13：密闭保温携砂装置；14：温度传感器；15：压力传感器；16：表面活性剂加注装置；17：阀门； 18：反排装置；19：压裂操控装置；20：安全阀门；21：二氧化碳爆破注入口；22：岩石试样；23：试 样上下垫板；24：压力室；25：围压输入口；26：压力作动器；27：加载操控装置；28：液压油源。
具体实施方式 1.将岩石试样放置于试样上下垫板之间并置于压力室中，启动加载操控装置 控制液压油源中的液压油通过围压输入口进入压力室对岩石试样施加围压至设定值，之后 加载操控装置控制压力作动器沿岩石试样轴向施加轴向荷载至设定值。
2.打开安全阀门，通过压力表获取液态二氧化碳当前压力值，之后高压液态二氧化碳通过安全阀门2进入高压计量柱塞泵，通过压裂操控装置启动高压计量柱塞泵对液态二氧化碳增压至设定值，通过 压力自动转换阀增压后液态二氧化碳的连续供给，打开安全阀门，增压后的液态二氧化碳进入二氧化 碳加热装置进行均匀加热至设定温度值，终使得液态二氧化碳进入超临界态。
3.打开安全阀门，二氧化碳爆破通过安全阀门进入密闭保温携砂装置后与细砂混合，在此过程 中可以打开阀门并开启表面活性剂加注装置以实现二氧化碳爆破和细砂的均匀混合，携砂后的超 临界二氧化碳通过反排装置输出。
4.打开安全阀门，携砂后的二氧化碳爆破通过二氧化碳爆破注入口输入岩石试样的轴向钻孔， 三轴应力状态下的岩石试样在二氧化碳爆破作用下终破裂。石杰13273308303（微信同步）
