二氧化碳爆破設(shè)備進(jìn)入礦山開(kāi)采行業(yè)已經(jīng)10年左右的時(shí)間，在原有的基礎(chǔ)上不斷技術(shù)更新，目前我公司生產(chǎn)的二氧化碳爆破設(shè)備技術(shù)不斷更新，我公司已生產(chǎn)研發(fā)133型二氧化碳爆破設(shè)備133型（二氧化碳爆破設(shè)備）的巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)。其特征是采用液態(tài)二氧化碳源、高壓計(jì)量柱塞泵以及數(shù)控高精度加熱裝置組成二氧化碳爆破伺服供給部分來(lái)實(shí)現(xiàn)（二氧化碳爆破設(shè)備）的等流量或等壓力供給；采用密閉保溫?cái)y砂裝置、表面活性劑加注裝置以及反排裝置組成密閉攜砂部分來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破攜砂進(jìn)入并撐開(kāi)裂縫；采用液壓油源、三軸壓力室、高剛度作動(dòng)器、巖樣上下墊板以及巖石試樣組成巖樣加壓部分為巖石試樣施加軸向應(yīng)力和圍壓以模擬真實(shí)地應(yīng)力狀態(tài)。一種能夠?qū)崿F(xiàn)巖石樣品在地應(yīng)力條件下被（二氧化碳爆破設(shè)備）爆破的巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，由二氧化碳爆破伺服供給部分、密閉攜砂部分以及巖樣加壓部分共三部分構(gòu)成，所述二氧化碳爆破伺服供給部分由液 態(tài)二氧化碳源，安全閥門，壓力表，高壓計(jì)量柱塞泵，止回閥，壓力傳感器， 壓力自動(dòng)轉(zhuǎn)換閥，蓄能器，安全閥門，二氧化碳加熱裝置，溫度傳感器和安全 閥門組成，液態(tài)二氧化碳源的二氧化碳在常溫下高壓保存于鋼瓶中，高壓計(jì)量柱塞泵必須滿足伺服供給的輸出流量和輸出壓力要求，蓄能器能夠配合高壓計(jì)量柱塞泵以保證液態(tài)二氧 化碳的穩(wěn)定供給，二氧化碳加熱裝置需要能夠保證能夠?qū)⒁簯B(tài)二氧化碳均勻加熱至設(shè)定溫度；所述 密閉攜砂部分由密閉保溫?cái)y砂裝置，溫度傳感器，壓力傳感器，表面活性劑加注裝置， 閥門，反排裝置，壓裂操控裝置，安全閥門和二氧化碳爆破注入口組成， 密閉保溫?cái)y砂裝置必須保證在完全密閉條件下能夠?qū)⒍趸急坪图?xì)砂混合后輸出，反排裝置可以保證攜砂后的二氧化碳爆破單向穩(wěn)定輸出，壓裂操控裝置能夠全面控制液態(tài)二氧化碳 在供給過(guò)程中的壓力、溫度和流量；所述巖樣加壓子系統(tǒng)由巖石試樣，試樣上下墊板，壓力室，圍壓輸入口，壓力作動(dòng)器，加載操控裝置和液壓油源組成，壓力室的壁厚應(yīng)滿足巖石試樣的圍壓加載需要，圍壓輸入口應(yīng)能夠伺服輸入巖石試樣圍壓加 載所需壓力，壓力作動(dòng)器應(yīng)能夠伺服輸出巖石試樣軸壓加載所需壓力，試樣上下墊板的尺寸應(yīng)大于巖石試樣直徑，加載操控裝置的頻率響應(yīng)能夠滿足巖石試樣的軸向及圍 壓伺服加載需要。

技術(shù)領(lǐng)域 巖石力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)與設(shè)備領(lǐng)域

背景技術(shù) 頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)需要對(duì)儲(chǔ)層實(shí)施壓裂改造，將壓裂介質(zhì)攜砂后高壓泵入儲(chǔ)層，在低滲透致密巖 層中實(shí)施壓裂形成三維裂縫網(wǎng)絡(luò)，有效提高儲(chǔ)層巖石滲透率而達(dá)到開(kāi)發(fā)資源的目的。二氧化碳爆破是當(dāng) 二氧化碳溫度超過(guò)31.26℃，壓力超過(guò)7.38MPa時(shí)的一種特殊狀態(tài)，二氧化碳爆破分子間作用力很小， 流動(dòng)性極強(qiáng)而密度較高，如果采（二氧化碳爆破設(shè)備）作為壓裂介質(zhì)，可以限度溝通儲(chǔ)層中的裂縫網(wǎng)絡(luò)。 對(duì)于如何通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室模擬重現(xiàn)地應(yīng)力狀態(tài)下巖樣在二氧化碳爆破作用下的破裂效果是個(gè)難題，主要在 于幾個(gè)方面的問(wèn)題難以解決：如何實(shí)現(xiàn)液態(tài)二氧化碳向二氧化碳爆破的轉(zhuǎn)變；如何實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破 的伺服供給；如何實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破的攜砂。

發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)巖石樣品在地應(yīng)力條件下被（二氧化碳爆破設(shè)備）的巖石力學(xué)試驗(yàn) 系統(tǒng)。其特征是采用液態(tài)二氧化碳源、高壓計(jì)量柱塞泵以及數(shù)控高精度加熱裝置組成二氧化碳爆破伺服 供給部分來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破的等流量或等壓力供給；采用密閉保溫?cái)y砂裝置、表面活性劑加注裝置以 及反排裝置組成密閉攜砂部分來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破攜砂進(jìn)入并撐開(kāi)裂縫；采用液壓油源、三軸壓力室、 高剛度作動(dòng)器、巖樣上下墊板以及巖石試樣組成巖樣加壓部分為巖石試樣施加軸向應(yīng)力和圍壓以模擬真實(shí) 地應(yīng)力狀態(tài)。

二氧化碳爆破設(shè)備，由二氧化碳爆破伺服供給部分、密閉攜砂部分以及巖樣加壓部 分共三部分構(gòu)成，所述二氧化碳爆破伺服供給部分由液態(tài)二氧化碳源，安全閥門，壓力表，高壓計(jì) 量柱塞泵，止回閥，壓力傳感器，壓力自動(dòng)轉(zhuǎn)換閥，蓄能器，安全閥門，二氧化碳加熱裝置， 溫度傳感器和安全閥門組成；所述密閉攜砂部分由密閉保溫?cái)y砂裝置，溫度傳感器，壓力傳 感器，表面活性劑加注裝置，閥門，反排裝置，壓裂操控裝置，安全閥門和超臨界二氧 化碳注入口組成；所述巖樣加壓部分由巖石試樣，試樣上下墊板，壓力室，圍壓輸入口， 壓力作動(dòng)器，加載操控裝置和液壓油源組成。

基本原理與技術(shù)：針對(duì)液態(tài)二氧化碳增壓泵送的需要，采用兩臺(tái)高壓計(jì)量柱塞泵并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)液態(tài)二氧 化碳的等壓力或等流量連續(xù)伺服供給，將液態(tài)二氧化碳增壓至超過(guò)7.38MPa；針對(duì)液態(tài)二氧化碳增壓后還 需要提升溫度才能使得液態(tài)二氧化碳進(jìn)入超臨界態(tài)，采用二氧化碳加熱裝置配合溫度傳感器對(duì)增壓后的液 態(tài)二氧化碳均勻加熱至超過(guò)31.26℃，終使得液態(tài)二氧化碳進(jìn)入超臨界態(tài)；針對(duì)二氧化碳爆破儲(chǔ)層壓 裂過(guò)程中壓裂介質(zhì)需要攜砂進(jìn)入裂縫以撐開(kāi)裂縫，采用密閉保溫?cái)y砂裝置配合溫度傳感器和壓力傳感器使 得二氧化碳爆破在保證壓力溫度恒定的情況下攜帶細(xì)砂進(jìn)入巖石試樣；針對(duì)巖石試樣地應(yīng)力狀態(tài)的模擬 需要，采用圓筒形壓力室沿試樣軸向及周邊施加軸壓及圍壓，圍壓由液壓油注入口進(jìn)入壓力室沿試樣周邊 來(lái)施加，軸壓采用壓力作動(dòng)器沿試樣軸向來(lái)施加；針對(duì)二氧化碳爆破儲(chǔ)層壓裂過(guò)程模擬的需要，采用沿 巖石試樣軸線布置一定直徑的鉆孔，將二氧化碳爆破沿鉆孔注入巖樣來(lái)實(shí)施壓裂。

二氧化碳爆破設(shè)備，由二氧化碳爆破伺服供給部分、密閉攜砂部分以及巖樣加壓部 分共三部分構(gòu)成。

二氧化碳爆破伺服供給部分由液態(tài)二氧化碳源，安全閥門，壓力表，高壓計(jì)量柱塞泵，止回閥，壓力傳感器，壓力自動(dòng)轉(zhuǎn)換閥，蓄能器，安全閥門，二氧化碳加熱裝置，溫度傳感器和安全閥門組成。液態(tài)二氧化碳源的二氧化碳在常溫下高壓保存于鋼瓶中，高壓計(jì)量柱塞泵必須 滿足伺服供給的輸出流量和輸出壓力要求，蓄能器能夠配合高壓計(jì)量柱塞泵以保證液態(tài)二氧化碳的穩(wěn) 定供給，二氧化碳加熱裝置需要能夠保證能夠?qū)⒁簯B(tài)二氧化碳均勻加熱至設(shè)定溫度。

密閉攜砂部分由密閉保溫?cái)y砂裝置，溫度傳感器，壓力傳感器，表面活性劑加注裝置，閥 門，反排裝置，壓裂操控裝置，安全閥門和二氧化碳爆破注入口組成。密閉保溫?cái)y砂裝 置必須保證在完全密閉條件下能夠?qū)⒍趸急坪图?xì)砂混合后輸出，反排裝置可以保證攜砂后 的二氧化碳爆破單向穩(wěn)定輸出，壓裂操控裝置能夠全面控制液態(tài)二氧化碳在供給過(guò)程中的壓力、溫 度和流量。

巖樣加壓部分由巖石試樣，試樣上下墊板，壓力室，圍壓輸入口，壓力作動(dòng)器，加載操 控裝置和液壓油源組成。壓力室的壁厚應(yīng)滿足巖石試樣的圍壓加載需要，圍壓輸入口應(yīng) 能夠伺服輸入巖石試樣圍壓加載所需壓力，壓力作動(dòng)器應(yīng)能夠伺服輸出巖石試樣軸壓加載所需 壓力，試樣上下墊板的尺寸應(yīng)大于巖石試樣直徑，加載操控裝置的頻率響應(yīng)能夠滿足巖石試樣 的軸向及圍壓伺服加載需要。

二氧化碳爆破設(shè)備組成。

1：液態(tài)二氧化碳源；2：安全閥門；3：壓力表；4：高壓計(jì)量柱塞泵；5：止回閥；6：壓力傳感器； 7：壓力自動(dòng)轉(zhuǎn)換閥；8：蓄能器；9：安全閥門；10：二氧化碳加熱裝置；11：溫度傳感器；12：安全閥 門；13：密閉保溫?cái)y砂裝置；14：溫度傳感器；15：壓力傳感器；16：表面活性劑加注裝置；17：閥門； 18：反排裝置；19：壓裂操控裝置；20：安全閥門；21：二氧化碳爆破注入口；22：巖石試樣；23：試 樣上下墊板；24：壓力室；25：圍壓輸入口；26：壓力作動(dòng)器；27：加載操控裝置；28：液壓油源。

具體實(shí)施方式 1.將巖石試樣放置于試樣上下墊板之間并置于壓力室中，啟動(dòng)加載操控裝置 控制液壓油源中的液壓油通過(guò)圍壓輸入口進(jìn)入壓力室對(duì)巖石試樣施加圍壓至設(shè)定值，之后 加載操控裝置控制壓力作動(dòng)器沿巖石試樣軸向施加軸向荷載至設(shè)定值。

2.打開(kāi)安全閥門，通過(guò)壓力表獲取液態(tài)二氧化碳當(dāng)前壓力值，之后高壓液態(tài)二氧化碳通過(guò)安全閥門2進(jìn)入高壓計(jì)量柱塞泵，通過(guò)壓裂操控裝置啟動(dòng)高壓計(jì)量柱塞泵對(duì)液態(tài)二氧化碳增壓至設(shè)定值，通過(guò) 壓力自動(dòng)轉(zhuǎn)換閥增壓后液態(tài)二氧化碳的連續(xù)供給，打開(kāi)安全閥門，增壓后的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入二氧化 碳加熱裝置進(jìn)行均勻加熱至設(shè)定溫度值，終使得液態(tài)二氧化碳進(jìn)入超臨界態(tài)。

3.打開(kāi)安全閥門，二氧化碳爆破通過(guò)安全閥門進(jìn)入密閉保溫?cái)y砂裝置后與細(xì)砂混合，在此過(guò)程 中可以打開(kāi)閥門并開(kāi)啟表面活性劑加注裝置以實(shí)現(xiàn)二氧化碳爆破和細(xì)砂的均勻混合，攜砂后的超 臨界二氧化碳通過(guò)反排裝置輸出。

4.打開(kāi)安全閥門，攜砂后的二氧化碳爆破通過(guò)二氧化碳爆破注入口輸入巖石試樣的軸向鉆孔， 三軸應(yīng)力狀態(tài)下的巖石試樣在二氧化碳爆破作用下終破裂。石杰13273308303（**同步）

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