本發(fā)明涉及巖心造縫，具體為一種裂縫特征可控的巖心造縫裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、儲(chǔ)層巖心滲透率是指巖石允許流體、通常是油或氣，通過(guò)其孔隙結(jié)構(gòu)的能力，這一參數(shù)對(duì)于油氣田的開發(fā)至關(guān)重要，因?yàn)樗苯佑绊懙介_采效率和經(jīng)濟(jì)效益，因此，準(zhǔn)確測(cè)定巖心的滲透率是油氣勘探和生產(chǎn)中的一個(gè)基本而關(guān)鍵的任務(wù)，針對(duì)物性較差的儲(chǔ)層，在鉆井后向儲(chǔ)層注入大量的流體，在目標(biāo)儲(chǔ)層中形成人工裂縫，進(jìn)而擴(kuò)大了滲流通道，可有效提高油氣產(chǎn)量，在真實(shí)地層中，經(jīng)過(guò)水力壓裂形成的裂縫會(huì)在應(yīng)力突變處形成分支裂縫，裂縫延展方向也具有瞬變性，同時(shí)，裂縫具有一定的空間交聯(lián)性等特性；

2、根據(jù)申請(qǐng)公布號(hào)為cn118329736a的一項(xiàng)中國(guó)專利，公開了一種儲(chǔ)層巖心滲透率測(cè)定裝置，通過(guò)水平檢測(cè)套筒裝入進(jìn)行檢測(cè)的巖心樣本，而兩側(cè)的檢測(cè)輸送管則可以接入壓力計(jì)和增壓泵結(jié)構(gòu)，一端輸送加壓的同時(shí)測(cè)量另一端檢測(cè)輸送管的壓力和輸送的氣體或液體量，以判斷被檢測(cè)巖心的滲透率，同時(shí)裝置還設(shè)置有軸向和徑向兩個(gè)方向的壓裂造縫機(jī)構(gòu)，根據(jù)需求便巖心構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)、尺寸和方向的裂縫，進(jìn)而測(cè)試其相應(yīng)的滲透率變化，整體適用性和使用靈活性更高，盡管如此，上述裝置在巖心造縫時(shí)，壓裂刀施壓在巖心表面，巖心與壓裂刀接觸的部位所承受的局部應(yīng)力較大，巖心在未發(fā)生裂縫之前就容易整體碎裂，導(dǎo)致巖心裂縫失敗，為此，我們提出一種裂縫特征可控的巖心造縫裝置及方法，以解決上述的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種裂縫特征可控的巖心造縫裝置，包括外框架；

2、造縫部件，所述外框架的內(nèi)部設(shè)有造縫部件，所述造縫部件用于巖心造縫；

3、定位部件，所述造縫部件的內(nèi)部設(shè)有定位部件，所述定位部件用于巖心定位。

4、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述造縫部件包括固定安裝在外框架內(nèi)部的造縫巖倉(cāng)，所述造縫巖倉(cāng)的頂部滑動(dòng)安裝有兩個(gè)錘擊桿，兩個(gè)所述錘擊桿活動(dòng)延伸至造縫巖倉(cāng)的內(nèi)部，且兩個(gè)所述錘擊桿關(guān)于造縫巖倉(cāng)的中軸線對(duì)稱分布，兩個(gè)所述錘擊桿的底部共同固定安裝有導(dǎo)軌，所述錘擊桿的外圍套設(shè)有第一復(fù)位彈簧，所述第一復(fù)位彈簧固定安裝在造縫巖倉(cāng)的頂壁及導(dǎo)軌的頂部之間，兩個(gè)所述錘擊桿的外壁上部均固定安裝有撥條，所述造縫巖倉(cāng)的頂部固定安裝有兩個(gè)軸承座，兩個(gè)所述軸承座的內(nèi)部共同轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有傳動(dòng)桿，所述傳動(dòng)桿的外壁固定安裝有兩個(gè)豎推凸輪，兩個(gè)所述豎推凸輪的位置與兩個(gè)撥條的位置一一對(duì)應(yīng)，所述外框架的內(nèi)部通過(guò)支架固定安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出軸端部與傳動(dòng)桿的端部之間通過(guò)聯(lián)軸器固定連接，所述導(dǎo)軌的底部設(shè)有榔頭。

5、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述導(dǎo)軌的內(nèi)部滑動(dòng)安裝有對(duì)向齒框，所述對(duì)向齒框的底部固定安裝有銜接架，所述銜接架的底部固定安裝有兩個(gè)減震膠墊，兩個(gè)所述減震膠墊關(guān)于銜接架的中軸線對(duì)稱分布，所述榔頭固定安裝在兩個(gè)減震膠墊的底部。

6、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述對(duì)向齒框的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)有不完全齒輪，所述不完全齒輪與對(duì)向齒框嚙合，所述不完全齒輪的內(nèi)壁固定安裝有調(diào)節(jié)豎軸，所述調(diào)節(jié)豎軸活動(dòng)貫穿導(dǎo)軌以及造縫巖倉(cāng)，并延伸至造縫巖倉(cāng)的頂部外圍，所述調(diào)節(jié)豎軸的外圍滑動(dòng)套設(shè)有活動(dòng)接套，所述活動(dòng)接套的外壁固定安裝有從動(dòng)帶輪，兩個(gè)所述軸承座的頂部均固定安裝有定位軸銷，所述定位軸銷的外壁均轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有張緊帶輪，所述從動(dòng)帶輪以及兩個(gè)張緊帶輪的外圍共同套接有步進(jìn)皮帶，所述步進(jìn)皮帶的底部開設(shè)有多個(gè)等距離分布的斜齒，所述傳動(dòng)桿的外壁固定安裝有往復(fù)凸輪，所述往復(fù)凸輪的路徑槽內(nèi)滑動(dòng)安裝有路徑銷，所述路徑銷的頂部固定安裝有步進(jìn)推座，所述步進(jìn)推座的頂部固定安裝有v形彈片，所述v形彈片與斜齒單向嚙合。

7、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述調(diào)節(jié)豎軸的外壁開設(shè)有兩個(gè)鍵槽，兩個(gè)所述鍵槽關(guān)于調(diào)節(jié)豎軸的圓心對(duì)稱分布，所述活動(dòng)接套的內(nèi)壁固定安裝有兩個(gè)鍵塊，兩個(gè)所述鍵塊的外壁與兩個(gè)鍵槽的內(nèi)壁滑動(dòng)連接，所述造縫巖倉(cāng)的頂部固定安裝有轉(zhuǎn)接架，所述活動(dòng)接套通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)接架的內(nèi)部。

8、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，兩個(gè)所述軸承座之間固定安裝有兩個(gè)導(dǎo)向桿，兩個(gè)所述導(dǎo)向桿位于往復(fù)凸輪的兩側(cè)，兩個(gè)所述導(dǎo)向桿的外壁均滑動(dòng)安裝有導(dǎo)向滑套，所述導(dǎo)向滑套的頂部與步進(jìn)推座的底部固定連接。

9、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述造縫部件還包括位于造縫巖倉(cāng)頂部的兩個(gè)液壓氣缸，兩個(gè)所述液壓氣缸通過(guò)螺栓固定安裝在外框架的內(nèi)部框架上，兩個(gè)所述液壓氣缸的輸出桿均活動(dòng)延伸至造縫巖倉(cāng)的內(nèi)部，且兩個(gè)所述液壓氣缸的輸出桿底部均固定安裝有造縫刀頭。

10、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述造縫巖倉(cāng)開口的一端轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有氣密門，所述造縫巖倉(cāng)的頂部一端固定安裝有供氣管，且所述造縫巖倉(cāng)頂部遠(yuǎn)離供氣管的一端固定安裝有氣壓表。

11、作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述定位部件包括開設(shè)在造縫巖倉(cāng)左部前后端及造縫巖倉(cāng)右部前后端的滑孔，兩個(gè)前后分布的滑孔的內(nèi)部均滑動(dòng)安裝有定位桿，兩個(gè)定位桿位于造縫巖倉(cāng)內(nèi)部的一端共同固定安裝有定位板，所述定位桿的外圍套設(shè)有第二復(fù)位彈簧，所述第二復(fù)位彈簧固定安裝在造縫巖倉(cāng)的內(nèi)壁及定位板之間；

12、所述定位部件還包括固定安裝在其中一個(gè)液壓氣缸輸出桿外壁上的u形推架，所述u形推架的兩側(cè)均固定安裝有兩個(gè)前后分布的楔條，所述楔條的位置與定位桿的位置一一對(duì)應(yīng)，且所述楔條的內(nèi)壁與定位桿的外端抵接，所述造縫巖倉(cāng)的左部前后端及造縫巖倉(cāng)的右部前后端均固定安裝有滑動(dòng)座，所述滑動(dòng)座的頂部向下貫穿開設(shè)有滑槽，所述楔條滑動(dòng)安裝在滑槽的內(nèi)部。

13、一種裂縫特征可控的巖心造縫裝置的造縫方法，包括以下使用步驟：

14、s1、將巖心放置在造縫巖倉(cāng)的內(nèi)部，并且位于兩個(gè)定位板之間，關(guān)閉氣密門；

15、s2、通過(guò)兩個(gè)液壓氣缸的輸出桿向下移動(dòng)，其中一個(gè)液壓氣缸的輸出桿向下移動(dòng)帶動(dòng)u形推架連同楔條向下移動(dòng)，使得楔條與定位桿端部產(chǎn)生楔力作用，將定位桿沿著滑孔向造縫巖倉(cāng)的內(nèi)部推動(dòng)，定位桿緊接著帶動(dòng)定位板移動(dòng)，使得兩個(gè)定位板對(duì)巖心進(jìn)行夾持，避免造縫過(guò)程中巖心發(fā)生移動(dòng)；

16、s3、兩個(gè)液壓氣缸的輸出桿向下移動(dòng)推動(dòng)兩個(gè)造縫刀頭一同向下移動(dòng)，對(duì)巖心頂部施壓構(gòu)造裂縫，與此同時(shí)，伺服電機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)兩個(gè)豎推凸輪旋轉(zhuǎn)，將兩個(gè)撥條連同兩個(gè)錘擊桿、導(dǎo)軌、對(duì)向齒框、銜接架、減震膠墊、榔頭向上推動(dòng)，兩個(gè)第一復(fù)位彈簧被壓縮蓄力，進(jìn)一步在豎推凸輪的持續(xù)旋轉(zhuǎn)作用以及導(dǎo)軌上移后第一復(fù)位彈簧的回彈力作用下，使導(dǎo)軌、錘擊桿、撥條、對(duì)向齒框、銜接架、減震膠墊、榔頭上下往復(fù)移動(dòng)，榔頭上下往復(fù)移動(dòng)不斷的對(duì)巖心頂部進(jìn)行錘擊，從而配合兩個(gè)造縫刀頭對(duì)巖心的施壓作用，更容易形成裂縫；

17、s4、傳動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)還帶動(dòng)往復(fù)凸輪一同旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)路徑銷在兩個(gè)軸承座之間往復(fù)擺動(dòng)，當(dāng)豎推凸輪向上推動(dòng)撥條的期間，路徑銷剛好向靠近伺服電機(jī)的方向移動(dòng)，進(jìn)一步通過(guò)步進(jìn)推座帶動(dòng)v形彈片一同移動(dòng)，v形彈片向伺服電機(jī)的方向移動(dòng)期間受到與斜齒的嚙合作用，撥動(dòng)步進(jìn)皮帶圍繞從動(dòng)帶輪及兩個(gè)張緊帶輪外圍共同旋轉(zhuǎn)一段距離，步進(jìn)皮帶旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步帶動(dòng)從動(dòng)帶輪連同活動(dòng)接套旋轉(zhuǎn)，活動(dòng)接套旋轉(zhuǎn)在兩個(gè)鍵塊及兩個(gè)鍵槽的限扭作用下帶動(dòng)調(diào)節(jié)豎軸一同旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)豎軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)不完全齒輪旋轉(zhuǎn)，不完全齒輪旋轉(zhuǎn)與對(duì)向齒框內(nèi)部的兩個(gè)齒面交替嚙合，從而帶動(dòng)對(duì)向齒框沿著導(dǎo)軌的內(nèi)壁移動(dòng)，并通過(guò)銜接架帶動(dòng)減震膠墊及榔頭一同移動(dòng)，從而對(duì)榔頭的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保榔頭不會(huì)持續(xù)對(duì)巖心頂部的某一處錘擊，避免巖心內(nèi)部應(yīng)力集中而發(fā)生碎裂，并且隨著傳動(dòng)桿帶動(dòng)往復(fù)凸輪的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得豎推凸輪每往上撥動(dòng)一次撥條、往復(fù)凸輪均會(huì)通過(guò)路徑銷帶動(dòng)導(dǎo)向滑套及v形彈片移動(dòng)，撥動(dòng)步進(jìn)皮帶旋轉(zhuǎn)一段距離，從而使對(duì)向齒框在導(dǎo)軌的內(nèi)部間歇性往復(fù)擺動(dòng)，并通過(guò)銜接架、減震膠墊帶動(dòng)榔頭一同移動(dòng)，在巖心的頂部進(jìn)行線性錘擊，更容易構(gòu)造出裂縫；

18、s5、巖心裂縫構(gòu)造完成后，關(guān)閉液壓氣缸及伺服電機(jī)，外部氣泵的輸氣管將氣壓通過(guò)供氣管打入造縫巖倉(cāng)的內(nèi)部，并通過(guò)氣壓表觀測(cè)造縫巖倉(cāng)內(nèi)部的氣壓，對(duì)巖心的滲透率進(jìn)行檢測(cè)。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

20、1、本發(fā)明中，通過(guò)液壓氣缸的輸出桿向下移動(dòng)推動(dòng)兩個(gè)造縫刀頭一同向下移動(dòng)，對(duì)巖心頂部施壓構(gòu)造裂縫，與此同時(shí)，伺服電機(jī)的輸出軸驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)兩個(gè)豎推凸輪旋轉(zhuǎn)，將兩個(gè)撥條連同兩個(gè)錘擊桿、導(dǎo)軌、對(duì)向齒框、銜接架、減震膠墊、榔頭向上推動(dòng)，兩個(gè)第一復(fù)位彈簧被壓縮蓄力，進(jìn)一步在豎推凸輪的持續(xù)旋轉(zhuǎn)作用以及導(dǎo)軌上移后第一復(fù)位彈簧的回彈力作用下，使導(dǎo)軌、錘擊桿、撥條、對(duì)向齒框、銜接架、減震膠墊、榔頭上下往復(fù)移動(dòng)，榔頭上下往復(fù)移動(dòng)不斷的對(duì)巖心頂部進(jìn)行錘擊，從而配合兩個(gè)造縫刀頭對(duì)巖心的施壓作用，更容易形成裂縫，避免兩個(gè)造縫刀頭將巖心壓碎。

21、2、本發(fā)明中，通過(guò)傳動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)還帶動(dòng)往復(fù)凸輪一同旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)路徑銷在兩個(gè)軸承座之間往復(fù)擺動(dòng)，當(dāng)豎推凸輪向上推動(dòng)撥條的期間，路徑銷剛好向靠近伺服電機(jī)的方向移動(dòng)，進(jìn)一步通過(guò)步進(jìn)推座帶動(dòng)v形彈片一同移動(dòng)，撥動(dòng)步進(jìn)皮帶圍繞從動(dòng)帶輪及兩個(gè)張緊帶輪外圍共同旋轉(zhuǎn)一段距離，步進(jìn)皮帶旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步帶動(dòng)從動(dòng)帶輪連同活動(dòng)接套旋轉(zhuǎn)，活動(dòng)接套旋轉(zhuǎn)在兩個(gè)鍵塊及兩個(gè)鍵槽的限扭作用下帶動(dòng)調(diào)節(jié)豎軸一同旋轉(zhuǎn)一定角度，調(diào)節(jié)豎軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)不完全齒輪旋轉(zhuǎn)，不完全齒輪旋轉(zhuǎn)與對(duì)向齒框內(nèi)部的兩個(gè)齒面交替嚙合，從而帶動(dòng)對(duì)向齒框沿著導(dǎo)軌的內(nèi)壁移動(dòng)，并通過(guò)銜接架帶動(dòng)減震膠墊及榔頭一同移動(dòng)，從而對(duì)榔頭的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保榔頭不會(huì)持續(xù)對(duì)巖心頂部的某一處錘擊，避免巖心內(nèi)部應(yīng)力集中而發(fā)生碎裂。

22、3、本發(fā)明中，通過(guò)傳動(dòng)桿帶動(dòng)往復(fù)凸輪的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得豎推凸輪每往上撥動(dòng)一次撥條、往復(fù)凸輪均會(huì)通過(guò)路徑銷帶動(dòng)導(dǎo)向滑套及v形彈片移動(dòng)，撥動(dòng)步進(jìn)皮帶旋轉(zhuǎn)一段距離，從而使對(duì)向齒框在導(dǎo)軌的內(nèi)部間歇性往復(fù)擺動(dòng)，并通過(guò)銜接架、減震膠墊帶動(dòng)榔頭一同移動(dòng)，在巖心的頂部進(jìn)行線性錘擊，更容易構(gòu)造出裂縫。