CN107907428A - 自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置 - Google Patents

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杨云星
黄奕斌
邓浩
李良振
单坤
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Abstract

一种自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置，其X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***设置在压裂箱体中，温度控制***为电热丝，X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***的压块中均镶嵌有电热丝，压块中具有保温装置，压块的后部为蜂巢状结构，蜂巢状结构外具有保温层，保温层材料为复合硅酸铝耐火纤维；压裂箱体的底部设置液压滑轮导轨***；声发射***设置在压裂箱体内壁上；压裂箱体为半开放式。本发明可显著缩短试样加热时间，更方便的调控实验温度，使得实验条件能够真实模拟地层条件，实现对地层条件的真实模拟及热采的真实评价，避免实验过程中的人为误差对客观评价的影响。

Description

自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置
技术领域
本发明涉及一种自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置，具体涉及一种大尺寸方形岩芯水力压裂试验装置。
背景技术
世界各国重点研究开发的可再生清洁能源，主要分为水热型和干热岩型，目前主要开采利用的水热型地热资源仅占资源的10％左右，而占有较大比例的干热岩资源，开发利用力度则比较小。在目前能源紧张，油气资源严重短缺的情况下，巨大的热能资源开采尤显必要，而干热岩资源探明储量相当于石油、天然气和煤炭能力的30倍左右。因此，需要一种压裂开采装置能对储集层压裂破坏机理、延生规律进行原位不动的研究，更准确的反应实际情况，以提升对以上问题的深入认识，以便使该项技术得到更广泛的推广应用。
目前，国内水力压裂方面的设备在煤层压裂方面、地层岩石压裂采油、地热干热岩等方面都有应用，但是在原位模拟方面，最缺乏的是合适的温度控制***，尤其是保温模块来模拟地下高温，而且多数设备采取封闭式结构，试件输送***太过简单，实验过程中费时费力，而且由于结构过于紧凑，液压加载泵距离试件过近，影响声发射探头所测数据的准确性。
发明内容
本发明提供一种自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置。
本发明包括水力压裂计算机***、高压注水泵、压裂传感器、启闭阀门、X轴液压控制***、Z轴液压控制******、Y轴液压控制***、压裂箱体、温度控制***、围压***、声发射***、数据采集***和液压滑轮导轨***；X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***设置在压裂箱体中，温度控制***为电热丝，X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***的压块中均镶嵌有电热丝，压块中具有保温装置，压块的后部为蜂巢状结构，蜂巢状结构外具有保温层，保温层材料为复合硅酸铝耐火纤维；压裂箱体的底部设置液压滑轮导轨***；声发射***设置在压裂箱体内壁上；压裂箱体为半开放式。
高压注水泵的出水口通过压裂传感器、启闭阀门、围压***与X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***连通；高压注水泵、压裂传感器、启闭阀门、X轴液压控制***、Z轴液压控制******、Y轴液压控制***、温度控制***、围压***和声发射***均通过数据采集***均与水力压裂计算机***连接。
本发明的工作过程：
本发明工作时，先将试样通过液压滑轮导轨***装入压裂箱体中，然后打开水力压裂计算机***，通过围压***调节X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***施加围压。通过温度控制***设定试验所需温度；开启声发射***。通过高压注水泵、启闭阀门向试样中开始注水，通过数据采集***观察注入压力曲线，当观察到试样发生破裂(注入压力曲线从峰值开始掉落)时停止注水。卸去X轴液压控制***、Z轴液压控制******和Y轴液压控制***围压，将试样取出，并清扫装置。
***的加热装置通过把电热丝镶嵌在压块中的电热丝孔中来实现，既能保证对试样的加热效率，又不会对***其它部位产生影响。
通过将压块后部的蜂巢状结构，并添加保温层，完善了度控制***，使得试样可以迅速达到试验温度
送样***由原先的齿杆输送改为液压滑轮导轨***输送，省时省力，且减少了由于摩擦而导致试验数据误差加大的风险。
压裂箱体为半开放式方形模型箱体，在方便安装试样的同时，使高压注水泵即加载泵远离试件，避免由于液压加载泵的噪声而影响实验结果，从而保证声发射探头所测数据的准确性。
本发明有益效果：
与现有技术相比，本发明可显著缩短试样加热时间，更方便的调控实验温度，使得实验条件能够真实模拟地层条件，实现对地层条件的真实模拟及热采的真实评价，避免实验过程中的人为误差对客观评价的影响。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的压块及内部结构示意图。
图3为本发明的结构图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明包括水力压裂计算机***1、高压注水泵2、压裂传感器3、启闭阀门4、X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6、Y轴液压控制***7、压裂箱体8、温度控制***9、围压***10、声发射***11、数据采集***12和液压滑轮导轨***13；X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6和Y轴液压控制***7设置在压裂箱体8中，温度控制***9为电热丝，X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6和Y轴液压控制***7的压块14中均镶嵌有电热丝，压块14中具有保温装置，压块14的后部为蜂巢状结构，蜂巢状结构外具有保温层，保温层材料为复合硅酸铝耐火纤维；压裂箱体8的底部设置液压滑轮导轨***13；声发射***11设置在压裂箱体8内壁上；压裂箱体8为半开放式。
高压注水泵2的出水口通过压裂传感器3、启闭阀门4、围压***10与X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6和Y轴液压控制***7连通；高压注水泵2、压裂传感器3、启闭阀门4、X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6、Y轴液压控制***7、温度控制***9、围压***10和声发射***11均通过数据采集***12均与水力压裂计算机***1连接。
本发明的工作过程：
本发明工作时，先将试样通过液压滑轮导轨***13装入压裂箱体8中，然后打开水力压裂计算机***1，通过围压***10调节X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6和Y轴液压控制***7施加围压。通过温度控制***9设定试验所需温度；开启声发射***11。通过高压注水泵2、启闭阀门4向试样中开始注水，通过数据采集***12观察注入压力曲线，当观察到试样发生破裂(注入压力曲线从峰值开始掉落)时停止注水。卸去X轴液压控制***5、Z轴液压控制******6和Y轴液压控制***围压，将试样取出，并清扫装置。

Claims (2)

1.一种自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置，其特征在于：包括水力压裂计算机***(1)、高压注水泵(2)、压裂传感器(3)、启闭阀门(4)、X轴液压控制***(5)、Z轴液压控制******(6)、Y轴液压控制***(7)、压裂箱体(8)、温度控制***(9)、围压***(10)、声发射***(11)、数据采集***(12)和液压滑轮导轨***(13)；X轴液压控制***(5)、Z轴液压控制******(6)和Y轴液压控制***(7)设置在压裂箱体(8)中，温度控制***(9)为电热丝，X轴液压控制***(5)、Z轴液压控制******(6)和Y轴液压控制***(7)的压块(14)中均镶嵌有电热丝，压块(14)中具有保温装置，压裂箱体(8)的底部设置液压滑轮导轨***(13)；声发射***(11)设置在压裂箱体(8)内壁上；压裂箱体(8)为半开放式；高压注水泵(2)的出水口通过压裂传感器(3)、启闭阀门(4)、围压***(10)与X轴液压控制***(5)、Z轴液压控制******(6)和Y轴液压控制***(7)连通；高压注水泵(2)、压裂传感器(3)、启闭阀门(4)、X轴液压控制***(5)、Z轴液压控制******(6)、Y轴液压控制***(7)、温度控制***(9)、围压***(10)和声发射***(11)均通过数据采集***(12)均与水力压裂计算机***1连接。
2.根据权利要求1所述的一种自带加热功能的半开放式方形岩芯水力压裂试验装置，其特征在于：所述的压块(14)的后部为蜂巢状结构，蜂巢状结构外具有保温层，保温层材料为复合硅酸铝耐火纤维。
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