(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 202211390634.3 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 中国科学院地质与地球物理研究所 地址 100029 北京市朝阳区北土城西路19 号 (72)发明人 李守定　周忠鸣　李晓　郑博　 毛天桥　 (74)专利代理 机构 北京市恒有知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11576 专利代理师 刘伟冲　赵薇 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 深井钻进真三轴试验 装置及方法 (57)摘要 本发明涉及岩石钻进技术领域， 尤其涉及一 种深井钻进真三轴试验装置及方法， 旨在解决无 法适用不规则试样， 无法模拟复杂地层环境下钻 进的问题。 本发 明提供的深井钻进真三轴试验装 置包括压力室、 钻进组件、 加压组件、 加热组件和 至少六个锁紧组件； 压力室用于容纳试样及液压 油； 钻进组件包括钻头； 加压组件包括推杆活塞， 推杆活塞插装于压力室并可沿自身轴线移动； 加 热组件用于加热液压油； 每两个锁紧组件为一 组， 两个锁紧组件连成一条斜线段， 斜线段相交 于自身中点并沿钻头的轴线环形阵列。 本发明通 过多点夹持、 液压施力的方式对不规则试样进行 固定， 并通过液压加压以及加热液压油的方式以 模拟钻头在复杂地层环境下的钻 进。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 115508223 A 2022.12.23 CN 115508223 A 1.一种深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 包括压力室 （100） 、 钻进组件 （200） 、 加 压组件 （3 00） 、 加热组件和至少六个锁紧组件 （40 0） ； 所述压力室 （10 0） 用于容纳试样及液压油； 所述钻进组件 （200） 包括钻头 （210） ， 所述钻头 （210） 插入压力室 （100） 并钻进所述试 样； 所述加压组件 （300） 包括推杆活塞 （310） ， 所述推杆活塞 （310） 插装于所述压力室 （100） 并可沿自身轴线移动； 所述加热组件用于加热 所述液压油； 每两个所述锁紧组件 （400） 为一组， 两个所述锁紧组件 （400） 连成一条斜线段， 所述斜 线段相交于自身中点并沿所述钻头 （210） 的轴线环形阵列； 所述锁紧组件 （400） 包括第一推杆 （410） 和至少两个固定爪 （430） ； 所述固定爪 （430） 沿 所述第一推杆 （4 10） 的轴线环形阵列并铰接于所述第一推杆 （410） 的一端， 用于抵接所述试 样； 所述第一推杆 （410） 与所述斜线段共线， 配置为沿自身轴线移动并带动所述固定爪 （430） 移动。 2.根据权利要求1所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述锁紧组件 （400） 还包括第二推杆 （420） ， 所述第二推杆 （420） 插装于所述第一推杆 （410） 并与所述第一推杆 （410） 滑动连接， 所述第二推杆 （420） 一端抵 接于所述固定爪 （43 0） ； 所述第二推杆 （420） 可沿自身轴线移动并带动所述 固定爪 （430） 摆动， 以改变所述 固定 爪 （430） 与所述第二推杆 （420） 的轴线之间的夹角。 3.根据权利要求2所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述固定爪 （430） 包 括弧形板 （431） 和限位板 （432） ； 所述弧形板 （431） 的外圆抵 接于所述试样； 所述限位板 （432） 连接 于所述弧形板 （431） 的外圆； 所述第二推杆 （420） 包括限位台 （421） ， 所述限位台 （421） 抵 接于所述限位板 （432） 。 4.根据权利要求3所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述锁紧组件 （400） 还包括电动缸 （440） ， 所述电动缸 （440） 连接于所述第二推杆 （420） 远离所述固定爪 （430） 的 一端并安装于所述第一推杆 （410） ， 用于驱动所述第二推杆 （420） 沿自身轴线移动。 5.根据权利要求4所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述锁紧组件 （400） 还包括液压缸 （45 0） ， 所述液压缸 （45 0） 与所述压力室 （10 0） 连接； 所述第一推杆 （410） 插 装于所述液压缸 （45 0） 且两端均伸出 所述液压缸 （45 0） ； 所述第一推杆 （410） 上设置有第一活塞环 （411） ， 所述第一活塞环 （411） 抵接于所述液 压缸 （450） 的内壁。 6.根据权利要求5所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述压力室 （100） 包 括加压管 （110） ， 所述推杆活塞 （310） 插装于所述加压管 （110） 并可沿所述加压管 （110） 的轴 线移动。 7.根据权利要求6所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述压力室 （100） 还 包括连通管 （120） ， 所述连通管 （120） 一端与所述压力室 （100） 的内腔连通， 另一端与所述加 压管 （110） 连通； 至少两个所述连通管 （120） 沿所述钻头 （210） 的轴线环形均布。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115508223 A 28.根据权利要求7所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 所述加热组件包括加 热丝， 所述加热丝设置 于所述压力室 （10 0） 的内腔； 所述加热丝沿所述钻头 （210） 的轴线螺 旋设置。 9.根据权利 要求8所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 还包括液压站 （500） ， 所述液压站 （500） 与所述压力室 （100） 连通， 用于向所述压力室 （100） 补充液压油并进行加 压。 10.一种深井钻进真三轴试验方法， 使用权利要求9所述的深井钻进真三轴试验装置， 其特征在于， 包括如下步骤： 固定试样： 打开所述压力室 （100） 的上盖， 装入所述试样， 所述第一推杆 （410） 带动所述 固定爪 （43 0） 向所述试样移动并抵 接于所述试样； 初步加压： 关闭所述压力室 （100） 的上盖， 启动所述液压站 （500） ， 向所述压力室 （100） 中充入液压油并进行加压； 加热试样： 启动加热组件加热 液压油， 直至 达到试验温度并保持试验温度； 二次加压： 所述推杆活塞 （310） 沿所述加压管 （110） 移动， 进一步提升压力， 直至到达试 验压力； 钻进： 启动所述钻进组件 （20 0） 开始试验； 取出试样： 钻进完成后， 所述钻头 （210） 反转至脱离所述试样， 所述推杆活塞 （310） 反向 移动， 所述液压站 （5 00） 停止工作进行泄压， 随后取 出试样。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115508223 A 3