(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210853975.3 (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 成远矿业 开发股份有限公司 地址 111200 辽宁省辽阳市辽阳县首山 镇 胜利街 (72)发明人 孙增　张绍鹏　刘闯　屈虹　 冯文铎　刘光硕　 (74)专利代理 机构 辽宁铭合专利代理事务所 (普通合伙) 21262 专利代理师 王丽珍 (51)Int.Cl. G01N 3/307(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种动态水力压裂的SHPB实验装置及其应 用方法 (57)摘要 本发明提供一种动态水力压裂的SHPB实验 装置及其应用方法， 涉及一种实验力学技术领 域。 该发明包括水压加载装置和SHPB加载装置， SHPB加载装置包括冲击弹头、 入射杆、 透射杆、 吸 收杆和阻尼器， 水压加载装置包括入射杆加载套 筒、 水压套筒和水压封闭套筒， 冲击弹头位于入 射杆的左侧， 入射杆的右端套设有入射杆加载套 筒， 入射杆加载套筒的右侧设置有水压套筒， 水 压套筒的右端套设有水压封闭套筒， 水压封闭套 筒的右端套设在透射杆的左端， 透射杆的右侧设 置有吸收杆， 吸收杆的右端设置有阻尼器。 本发 明实现了动态的水压加载， 克服了传统水力压裂 试验加载率较低的限制， 可以模拟岩石的动态水 力压裂过程。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115032093 A 2022.09.09 CN 115032093 A 1.一种动态水力压裂的SHPB实验装置， 其特征在于， 包括水压加载装置和SHPB加载装 置， 所述S HPB加载装置包括冲击弹头、 入射杆、 透射杆、 吸收杆和阻尼器， 所述水压加载装置 包括入射杆加载套筒、 水压套筒和水压封闭套筒， 所述冲击弹头位于所述入射杆的左侧， 所 述入射杆的右端套设有所述入射杆加载套筒， 所述入射杆加载套筒的右侧设置有 所述水压 套筒， 所述水压套筒的右端套设有所述水压封闭套筒， 所述水压封闭套筒的右端套设在所 述透射杆的左端， 所述透射杆的右侧设置有所述吸收杆， 所述吸收杆 的右端设置有所述阻 尼器。 2.如权利要求1所述的一种动态水力压裂的SHPB实验装置， 其特征在于， 所述水压套筒 内设置有 水压活塞、 试件和防渗胶底， 所述水压套筒的左端设置有 所述水压活塞， 所述水压 套筒内设置有所述试件， 所述水压套 筒的右端设置有所述防渗胶底。 3.如权利要求2所述的一种动态水力压裂的SHPB实验装置， 其特征在于， 所述冲击弹 头、 所述入射杆、 所述透射杆、 所述吸 收杆和所述阻尼器的中心点设置在同一 直线上。 4.如权利要求3所述的一种动态水力压裂的SHPB实验装置， 其特征在于， 所述入射杆加 载套筒、 所述水压套筒、 所述水压活塞、 所述试件、 所述防渗胶底和所述水压封闭套筒的中 心点设置在同一 直线上。 5.如权利要求4所述的一种动态水力压裂的SHPB实验装置， 其特征在于， 所述冲击弹 头、 所述入射杆、 所述入射杆加载套筒、 所述水压套筒、 所述水压活塞、 所述试件、 所述防渗 胶底、 所述水压封闭套筒、 所述透射杆、 所述吸收杆和所述阻尼器的中心点设置在同一直线 上。 6.一种如权利要求1所述的动态水力压裂的SHPB实验装置的应用方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： S10、 对试件进行 预制加工； S20、 安装调试SHPB加载装置， 保证SHPB加载装置各部件在同一 直线上； S30、 安装调试 水压加载装置， 保证水压加载装置各部件在同一 直线上； S40、 对水压加载装置和SHPB加载装置施加荷载； S50、 采集到得应力时程曲线， 调整冲击荷载梯度， 记录数据。 7.如权利要求6所述的动态水力压裂的SHPB实验装置的应用方法， 其特征在于， 在所述 S10中， 实验开始前， 使试件保持端面平整， 满足规范要求， 提高试验精度， 减小应力波形反 射。 8.如权利要求6所述的动态水力压裂的SHPB实验装置的应用方法， 其特征在于， 在所述 S20中， 从左至右依次为冲击弹头、 入射杆， 水压加载装置， 透射杆， 吸收杆， 阻尼器， 保证 SHPB加载装置的各部件中心点在同一条直线上。 9.如权利要求6所述的动态水力压裂的SHPB实验装置的应用方法， 其特征在于， 在所述 S30中， 从左至右依次为入射杆加载套筒、 水压套筒、 水压活塞、 防渗胶底和水压封闭套筒的 各部件中心点在同一条直线上。 10.如权利要求6所述的动态水力压裂的SHPB实验装置的应用方法， 其特征在于， 在所 述S40中， 装填好冲击弹头后， 开始进气， 达到预定气压后发射冲击弹头， 使冲击弹头撞击入 射杆， 对装置施加荷载。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115032093 A 2一种动态 水力压裂的SHPB实验装 置及其应用方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种实验力学技术领域， 特别是涉及一种动 态水力压裂的SHPB实验装 置及其应用方法。 背景技术 [0002]储层压裂技术是页岩气开发的重要手段， 压裂后裂纹网形成的效果， 严重制约着 页岩气的产量。 随着压裂技术 发展， 动力压裂技术有望成为一种新的有效技术增产手段， 因 此需要研究岩石 材料在动力压裂过程中的破坏特征。 研究不同冲击荷载梯度下的岩石的水 力压裂机理， 分析、 总结不同荷载梯度下岩石的能量耗散及破碎效果， 能够改进 水力压裂施 工方案、 提高裂纹网形成的效果。 因此， 选取合理的测试方法对岩石 材料在动载作用下的水 力压裂机理进行实验研究显得十分必要。 [0003]目前， 国内外学者已采取不同的测试方法对岩石材料在水压作用下的断裂机 理进 行了研究， 并取得了一定的研究成果， 但是， 现用的研究方法在加载率方面十分局限， 缺乏 高加载率下的实验系统， 难以对动载作用下的水力压裂机理进行实验研究。 [0004]基于现有水力压裂研究系统的不足和缺陷， 结合目前在高应变率领域的主要实验 系统‑SHPB实验系统， 设计了一种动态水力压裂的SHPB实验系统及方法， 以实现岩石类材料 在动载作用下 水力压裂机理的研究。 发明内容 [0005]针对上述问题中存在的不足之处， 本发明提供一种动态水力压裂 的 SHPB实验装 置及其应用方法， 使其实现了动态的水压加载， 克服了传统水力压裂试验加载率较低的限 制， 可以模拟 岩石的动态水力压裂过程。 [0006]为了解决上述问题， 本 发明提供一种动 态水力压裂的SHPB实验装置， 其中， 包括水 压加载装置和SHPB加载装置， 所述SHPB加载装置包括冲击弹头、 入射杆、 透射杆、 吸收杆和 阻尼器， 所述水压加载装置包括入射杆加载套筒、 水压套筒和水压封闭套筒， 所述冲击弹头 位于所述入射杆的左侧， 所述入射杆的右端套设有所述入射杆加载套筒， 所述入射杆加载 套筒的右侧设置有所述水压套筒， 所述水压套筒的右端套设有所述水压封闭套筒， 所述水 压封闭套筒的右端套设在所述透射杆的左端， 所述透射杆 的右侧设置有所述吸收杆， 所述 吸收杆的右端设置有所述阻尼器。 [0007]优选的， 所述水压套筒内设置有水压活塞、 试件和防渗胶底， 所述水压套筒的左端 设置有所述水压活塞， 所述水压套筒内设置有所述试件， 所述水压套筒的右端设置有所述 防渗胶底。 [0008]优选的， 所述冲击弹头、 所述入射杆、 所述透射杆、 所述吸收杆和所述阻尼器 的中 心点设置在同一 直线上。 [0009]优选的， 所述入射杆加载套筒、 所述水压套筒、 所述水压活塞、 所述试件、 所述防渗 胶底和所述水压 封闭套筒的中心点设置在同一 直线上。说　明　书 1/5 页 3 CN 115032093 A 3