重型不锈钢压板的主要功能是双重的：在机械上模拟地下地质压力，并提供一个密封的流体注入通道。这些部件对样品施加恒定的轴向应力以模拟地层载荷，同时将加压流体无泄漏地导入样品的岩芯。
压板是实验室设备和样品之间的关键界面，通过结合上覆岩层模拟和精确、无泄漏的流体输送，将独立的圆柱体转变为逼真的地质模型。
模拟地质条件
为了产生有效的实验数据，实验室设置必须复制深层地下的物理应力。压板是实现这一状态的主要机制。
恒定轴向应力的施加
不锈钢压板的基本机械作用是对圆柱形样品施加恒定轴向应力。这确保了样品在整个实验过程中持续受到垂直压缩。
模拟上覆岩层压力
这种轴向应力并非随意施加；它是经过计算以模拟上覆岩层压力。通过维持此载荷，压板重现了目标地质深度处的特定环境条件。
管理流体注入和密封
除了机械加载，压板还充当水力压裂流体的输送系统。这需要精确的工程设计，以确保流体仅在预期位置流动。
集成注入通道
压板在其中心设有内置的流体注入通道。这些通道为周期性压力流体进入样品预钻孔的中心钻孔提供了直接通道。
实现可靠密封
为了控制流体路径，压板使用丁腈橡胶（NBR）O形圈。这些部件在金属压板与岩石表面接触处形成牢固的端面密封。
防止侧向泄漏
重型不锈钢结构和NBR O形圈的结合确保了流体的密封性。这种设计可防止侧向泄漏，保证压力仅施加到钻孔壁上。
操作注意事项和依赖性
虽然这些压板坚固耐用，但其有效性依赖于特定的操作条件。了解这些依赖性对于实验成功至关重要。
依赖于密封完整性
水力数据的准确性取决于NBR O形圈的状况。如果O形圈失效或端面接触不均匀，流体将绕过钻孔，导致测试无效。
对轴向载荷稳定性的敏感性
模拟假设施加的应力代表静态地质深度。压板无法维持恒定应力将破坏上覆岩层模型并损害实验的真实性。
确保实验成功
- 如果您的主要关注点是地质真实性：验证压板是否能够维持严格恒定的轴向应力，以准确反映目标深度的上覆岩层压力。
- 如果您的主要关注点是数据准确性：定期检查NBR O形圈和压板表面，以确保在流体注入过程中实现完美的端面密封，防止侧向泄漏。
您的水力压裂实验的完整性取决于压板将机械载荷和流体隔离能力统一到一个可靠系统中的能力。
总结表：
| 特性 | 主要功能 | 实验室优势 |
|---|---|---|
| 重型结构 | 施加恒定轴向应力 | 精确模拟深层地壳的上覆岩层压力 |
| 集成通道 | 引导流体注入 | 确保加压流体精确到达样品岩芯 |
| NBR O形圈 | 创建端面密封 | 防止侧向泄漏并确保数据完整性 |
| 不锈钢材料 | 高载荷耐久性 | 耐腐蚀，在循环压力下保持稳定性 |
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参考文献
- Julien Mouli‐Castillo, Zoe K. Shipton. Cyclical hydraulic pressure pulses reduce breakdown pressure and initiate staged fracture growth in PMMA. DOI: 10.1007/s40948-024-00739-z
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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