美国OFI RPS-600多轴（真三轴）岩石试验系统(RPS-600 Poly-Axial (True Triaxial) Rock Testing System)

美国OFI

RPS-600设计用于测试12英寸×12英寸×12英寸的立方体试样，并能够在三个主方向的每个方向上施加正交应力。大主应力为15000 psi。该系统可独立控制所有三个主应力。在控制所有三个主应力的同时，可以在立方体试样的中心施加破裂岩石试样的液压。还提供了第二个压力端口，用于测量试样孔隙压力。在施加试验应力和水力压裂压力时，可以在任何正交方向测量超声波速度以及声发射。三维事件定位软件也包括在内。RPS-600有6个执行器块（每个主应力方向一个），每个执行器块有9个液压缸，总共56个缸。液压缸由三个伺服控制增强器（每个轴一个）产生的高达20000 psi的液压驱动。每个致动器块的大总力约为1500000 lbs。每个方向上的大应力取决于试样尺寸。RPS-600包括一个压力容器和一个手动控制的增强器，仅使用围压即可施加高达10000 psi的静水压应力。对于所有主应力彼此不同的“真三轴”试验，对于12“×12”×12”的立方体试样，大主应力为15000 psi。通过减小试样尺寸可以获得更高的应力。每排圆柱体独立垂直，允许使用额外的压力增强器在任何方向上施加应力梯度。应用静水压应力，就像在标准三轴单元中一样，使用油作为限制介质。围压使加载板可能相交的试样边缘处的应力集中小化。注意，为了避免每个试样表面边缘的加载板重叠；加载板仅覆盖11.5英寸×11.5英寸的区域，在每个试样边缘留下1/4英寸的空载条带。围压还提供了封闭孔隙/水力压裂压力的方法。此外，在高达200°C的高温下操作RPS-600时，需要使用封闭液。不同的应力路径和应力状态可以很容易地编程设定在设计极限内。所有三个主应力均为伺服控制，能够在大应力值和应力差范围内施加任何应力路径，如表1所示。其他功能是通过位于立方体试样不同位置的传感器测量声发射和超声波速度的能力。该系统包括32个AE传感器，用于在加载/卸载以及水力压裂阶段监测试样中的声发射。提供三维事件定位软件。还提供了一种超声波脉冲发生器，用于测量任意两个AE传感器之间的样本波速。AE传感器的建议位置如图4所示。孔隙/水力压裂端口所在的试样侧有6个AE传感器（图4所示的南北面），每个提醒面只有5个AE传感器。请注意，可以通过重新排列加载板以多种不同方式修改此配置。包括一个计算机控制的压力面板，用于操作RPS-600多轴泵，包括一个孔隙压力和一个水力压裂端口。通过放置在预钻孔中并密封在加载板上的穿孔管，可在立方体试样中心施加高达20000 psi的液压破裂压力。此外，还提供了第二个端口，类似于水力压裂端口，用于在预定位置测量孔隙压力。压力面板包括自动阀，用于在这些端口之间切换压力增强器，以便首先从孔压端口使试样饱和，然后向中心端口施加破裂压力。包括四个额定值为20000 psi的伺服控制压力增强器以及一个额定值为10000 psi的手动控制增强器。三个伺服控制增强器用于控制主应力。第四个伺服控制压力增强器用于液压压裂压力。手动操作的增压器用于给容器加压。额外的增压器可用于上述推荐的不同配置，也可能只需要选择不同的测试程序并重新定向压力面板中的压力管路。包括能够将试样温度控制在200℃以下的加热系统。从室温到高额定温度的试验温度可通过GCTS软件编程和控制，包括指定终试验温度和灰化率的能力。RPS-600通过一个全数字电子控制器进行操作，该控制器具有24位分辨率a/D信号调节器和多14个传感器的传感器输入读数。还提供远程监控设备，以便通过互联网从任何地方监控测试条件。液压破裂压力通过一根¼英寸的管子施加在试样中心。必须预先钻一个½英寸的孔，以放置¼”钢管并对其进行灌浆。在需要灌浆的深度处，将o形圈粘在钢管上。水力压裂压力由加载板处的o形圈密封。装载板侧面的端口通过电池底座连接至压力增强器。第二个压力端口类似于水力压裂端口，可安装在不同的加载板上和不同的试样位置。该第二孔隙压力端口位置在制造专用加载板时预先确定。GCTS建议将第二个孔隙压力端口定位在距离加载板边缘4英寸的位置。具有不同端口配置的装载板可随时从GCTS订购，因为装载板可轻松放置。特征尺寸为12英寸×12英寸×12英寸（300×300×300毫米）的试验立方体岩石试样，可提供较大尺寸进行多轴（真三轴）试验s1、s2、s3（其中s1？s2？s3）或e1、e2、e3的独立控制或每个轴的应力或应变控制组合测量所有三个正交方向上的应变孔隙压力控制高达140 MPa测量不同应力状态下P波和S波速度的超声波传感器可进行井筒稳定性试验的水力压裂板声发射测量温度控制高达200°C根据客户规范构建的系统

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