CN116411959A - 一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置及方法，属于油气井压裂试验技术领域，包括：高压岩心容器、高压注入***、岩心X轴加载***、岩心Y轴加载***、岩心Z轴加载***、声发射***、数据采集控制显示***。本发明还公开了一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验方法。本发明的技术方案中，岩心试样尺寸达到500×500×500mm，试验结果更准确。可对岩心试样的上部、中部和下部同时施加不同的水平地应力，模拟剪切应力条件，能更加真实模拟实际岩石受力情况。声发射探头和岩石直接接触，测量结果更加准确。施加压力较高。轴向压力、水平压力都能达到120MPa，可模拟深井超深井地下高压环境，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及油气井压裂试验技术领域，特别涉及一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置及方法。
背景技术
压裂是一项国内外最常用、最有效的增储上产的技术，也是一项持久的、发展的科学技术。随着储层改造理念的转变，水平井技术的不断进步、以及无水压裂技术的不断完善，水力压裂由以往油气开发附属的单层小规模直井压裂，到目前水平井分段体积压裂以及无水C02压裂，技术的日新月异对压裂模拟试验提出了更高的要求。
压裂渗流测试装置与方法近年来取得了很多成功，涉及到真三轴压裂渗流的方法与装置的中国专利文献主要有：CN103993867A“一种模拟页岩气压裂过程的实验装置及实验方法”；CN102621000B“一种可实现水压致裂试验的真三轴压力装置”；CN104655495A“一种煤岩高温高压真三轴压裂渗流试验装置与试验方法”；CN103883301A“一种煤层气井水力压裂物理模拟方法”。这些三轴压裂渗流模拟试验装置或方法大部分只能满足常规条件下的单向单面压裂渗流模拟试验，且不能够实现压裂渗流的连续测试。现有的压裂渗流模拟试验装置由于不能连续进行，导致压裂产生的裂隙闭合，误差加大，不能真实反映压裂效果，并且试验方案单一，不能够满足实验测试需求。
CN110426286 A描述了一种试验装置，其包括压裂渗流连续测试***、真三轴加载***、围压注入***、声发射监测***、伺服控制***和数据采集及控制***组成。可模拟岩石在的地层中的实际受力、温度及渗流情况，对试件进行压裂渗流连续测试试验，通过声发射监测***全程监测压裂产生的裂缝的起裂、扩展及开闭合特性。CN110426286 A描述的装置及方法对观察和分析掌握裂缝的形成及扩展机理，获取水力压裂开发试验数据有一定的意义，但是还存在以下问题：
(1)因为做压裂渗流试验，为了使试验效果好，得出更有意义的试验数据，要求岩心尺寸较大，而此专利中最大岩心尺寸为300×300×300mm，有一定的局限性。
(2)不能对岩心的轴向不同位置施加不同的水平地应力。也就是说不能对岩心试样上部下部施加不同的水平地应力，无法施加剪切应力，不利于进行对比试验。
(3)声发射装置装在了侧压板上，侧压板和岩心试样之间又隔了一层胶筒，很难保证声波测量的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置及方法，以解决当前压裂试验无法获得对实际现场生产中生产参数优化和生产效率提升有较大作用的试验数据的问题。
本发明的实施例是这样实现的：
一方面，本发明的实施例中提供了一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，包括高压岩心容器、高压注入***、岩心X轴加载***、岩心Y轴加载***、岩心Z轴加载***、声发射***、数据采集控制显示***。
所述高压注入***由注入泵，阀门，压力表组成。其主要功能为向注入井筒泵入高压液体，把地层压开裂缝。注入泵通过注入管线和注入井筒相连。
注入泵为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵，阀门为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。压力表实现所加载压力的设定。
需要说明的是：注入泵可设置1个或者多个。
所述岩心Z轴加载***由恒速恒压泵，阀门，压力表组成。其主要功能是给岩心试样施加轴向压力。轴向加压泵通过顶活塞通道泵入高压液体，驱动底活塞上行，给岩心试样施加轴向压力。
轴向加压泵可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵。阀门为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。压力表实现所加载压力的设定。
需要说明的是：轴向加压泵可设置1个或者多个。
所述岩心X轴加载***由恒速恒压泵，阀门，压力表，侧活塞，侧压板、位移传感器组成。岩心X轴方向相对的两个面各有上中下三个侧压板，分别对应岩心试样X轴上部、中部和下部。每个侧压板连接3个侧活塞。
岩心试样X轴上部相对的两个侧压板由1套恒速恒压泵控制。恒速恒压泵通过活塞注入孔泵入高压液体，驱动侧活塞横向运动，侧活塞驱动侧压板横向运动，从而作用在岩心试样上施加压力。
岩心试样X轴中部相对的两个侧压板由1套恒速恒压泵控制。恒速恒压泵通过活塞注入孔泵入高压液体，驱动侧活塞横向运动，侧活塞驱动侧压板横向运动，从而作用在岩心试样上施加压力。
岩心试样X轴下部相对的两个侧压板由1套恒速恒压泵控制。恒速恒压泵通过活塞注入孔泵入高压液体，驱动侧活塞横向运动，侧活塞驱动侧压板横向运动，从而作用在岩心试样上施加压力。
岩心试样X轴方向的上部、中部、下部所受的力可以不同，也可以相同。
位移传感器可以测量侧活塞的位移。
恒速恒压泵为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵。阀门为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。压力表实现所加载压力的设定。
需要说明的是：
1)岩心X轴方向上部、中部或下部相对的侧压板可以由1套恒速恒压泵控制，也可由多套套恒速恒压泵控制。
2)岩心试样X轴方向的上部、中部、下部所受的力可以不同，也可以相同。
所述岩心Y轴加载***由恒速恒压泵，阀门，压力表，侧活塞，侧压板、位移传感器组成。岩心X轴方向相对的两个面各有上中下三个侧压板，分别对应岩心试样Y轴上部、中部和下部。每个侧压板连接3个侧活塞。
岩心试样Y轴上部相对的两个侧压板由1套恒速恒压泵控制。恒速恒压泵通过活塞注入孔泵入高压液体，驱动侧活塞横向运动，侧活塞驱动侧压板横向运动，从而作用在岩心试样上施加压力。
岩心试样Y轴中部相对的两个侧压板由1套恒速恒压泵控制。恒速恒压泵通过活塞注入孔泵入高压液体，驱动侧活塞横向运动，侧活塞驱动侧压板横向运动，从而作用在岩心试样上施加压力。
岩心试样Y轴下部相对的两个侧压板由1套恒速恒压泵控制。恒速恒压泵通过活塞注入孔泵入高压液体，驱动侧活塞横向运动，侧活塞驱动侧压板横向运动，从而作用在岩心试样上施加压力。
岩心试样Y轴方向的上部、中部、下部所受的力可以不同，也可以相同。
位移传感器可以测量侧活塞的位移。
恒速恒压泵为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵。阀门为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。压力表实现所加载压力的设定。
需要说明的是：
1)岩心Y轴方向上部、中部或下部相对的侧压板可以由1套恒速恒压泵控制，也可由多套套恒速恒压泵控制。
2)岩心试样Y轴方向的上部、中部、下部所受的力可以不同，也可以相同。
3)岩心上部、中部或下部在X轴或Y轴的侧压板都是大小相同，轴向安装高度相同，保证使岩心规则受力。
所述声发射***由声波探头、声波传输电线、微地震监测及成像装置。
声波探头安装在侧压板内侧的凹槽内，当岩心试样受X方向或者Y方向的力时，声波探头可受力产生信号传输出去。
声波传输电线穿于高压岩心容器的顶盖，和外部的微地震监测及成像装置相连。
所述高压岩心容器主要由由容器主体，上盖，岩心试样，下推板，底活塞，顶活塞通道，注入井筒，组成。
岩心试样的上表面和高压容器上盖的下表面都是平面，可相互紧密贴合。岩心试样的下表面和下推板的上表面都是平面，可相互紧密贴合。
岩心试样的长度和宽度小于高温高压容器内腔的长度和宽度，岩心周围和容器内腔存在环形空间，
岩心试样的形状为方形。
岩心试样上设置注入井筒，井筒为盲孔。
注入井筒通过注入管线和高压注入泵相连。注入管线贯穿于高压容器的顶盖。
下推板放置在底活塞上部，当施加轴向压力时，高压液体推动底活塞上行，底活塞推动下压板上行，从而给岩心轴向压力。
需要说明的是：
1)岩心试样尺寸可以根据试验需要设置为100×100×100mm至500×500×500mm之间的方形。
2)岩心试样可以根据试验需要进行切割并用植筋胶重新胶结在一起模拟不同角度天然裂缝。
3)岩心试样X、Y轴方向的上部、中部、下部既可以加载轴向应力，也可以加载剪切应力，最高可达120MPa。
4)注入井筒设置一组或多组，利用内径21mm、壁厚1mm钢管模拟井筒。
所述数据采集控制显示***可采集泵，压力表、传感器的参数，并可对数据进行处理，实现图形、报表显示。
泵，压力表，传感器和数据采集控制显示***通过电连接。
一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：试验前，根据实验要求加工所需尺寸的试件，并加工钻取所需尺寸的盲孔，***钢管模拟井筒，并封孔；
步骤二：将加工好的岩心试样装入到高压容器内腔；
步骤三：连接好注入管线，各个泵和高压容器的连接管线，声波传输电线和微地震监测及成像装置线路，各种参数测量装置和数据采集控制显示***的采集线路；
步骤四：启动岩心X轴加载***，给岩心试样X轴加压到试验需要的压力，最高可达120MPa，加载速率0.01～1kN/s；
步骤五：启动岩心Y轴加载***，将岩心试样X轴增加到试验需要的压力，最高可达120MPa，加载速率0.01～1kN/s；
步骤六：启动岩心轴向加载***，将岩心试样Z轴增加到试验需要的压力，最高可达120MPa，加载速率0.01～1kN/s；
步骤七：启动高压注入***，进行恒流或恒压注入，最高注入压力120MPa，0.00001～120ml/min可以连续工作，流量范围：0.01-120ml/min。
步骤八：启动声发射监测***，进行微地震及裂缝扩展监测；
步骤九：利用数据采集控制显示***对数据(压力、位移)进行检测和记录。
步骤十：完成压裂过程试验，卸掉岩心试样三轴方向应力，对试验数据进行处理。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供了一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置和方法，可试验的岩心尺寸大，岩心试样尺寸可以达到500×500×500mm，大尺寸岩心做出来的试验结果更准确。可对岩心试样的上部、中部和下部同时施加不同的水平地应力，模拟剪切应力条件，能更加真实模拟实际岩石受力情况。声发射探头和岩石直接接触，测量结果更加准确。施加压力较高。轴向压力、水平压力都能达到120MPa，可模拟深井超深井地下高压环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置的结构示意图；
图2为高压岩心容器结构正视图；
图3为侧压板结构示意图；
图中，1-高压注入***，2-岩心X轴加载***，3-岩心Y轴加载***，4-岩心Z轴加载***，5-声发射***，6-高压岩心容器，7-数据采集控制显示***；
10-第一泵，11-第一阀门，12-第一压力表；
20-第二泵，201-第二阀门，202-第二压力表，21-第三泵，211-第三阀门，212-第三压力表，22-第四泵，221-第四阀门，222-第四压力表；
30-第五泵，301-第五阀门，302-第五压力表，31-第六泵，311-第六阀门，312-第六压力表，32-第七泵，321-第七阀门，322-第七压力表；
40-第八泵，41-第八阀门，42-第八压力表；
50-声波探头，51-声波传输电线，52-微地震监测及成像装置；
60-注入管线，61-注入井筒，62-上盖，63-容器主体，640-岩心上部，641-岩心中部，642-岩心下部，6500-第一侧压板，6501-第二侧压板，6510-第一侧活塞，6511-第二侧活塞，6520-第一侧活塞注入孔，6521-第二侧活塞注入孔，6530-第一位移传感器，6531-第二位移传感器，66-下推板，670底活塞，671-顶活塞通道，68-底部支撑，69-螺栓螺母。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
请参照图1-图3，本发明的第一个实施例提供一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其包括高压岩心容器6、高压注入***1、岩心X轴加载***2、岩心Y轴加载***3、岩心Z轴加载***4、声发射***5、数据采集控制显示***7组成。
第二泵20、第三泵21、第四泵22分别对岩心试样上部、中部和下部施加X轴方向的压力，第五泵30、第六泵31、第七泵32分别对岩心试样上部、中部和下部施加Y轴方向的压力。第八泵40对岩心试样施加轴向的压力。第一泵10向注入井筒注入高压液体，迫使地层开裂。声波探头50探测地层开裂信号及位置，通过信号传输电线51传输到微地震监测及成像装置52，进行裂纹位置及大小演化规律分析。数据采集控制显示***7对所有泵进行同步控制，并对压力、位移进行检测和记录。
试验装置的具体结构如下：
高压注入***由第一泵10，第一阀门11，第一压力表12组成。其主要功能为向注入井筒61泵入高压液体，把地层压开裂缝。第一泵通过注入管线60和注入井筒相连。
其中第一泵为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵，其中压力范围：0～120MPa；流量范围：0.01～100ml/min。第一阀门为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。第一压力表实现所加载压力的设定，压力测量精度：0.1％FS。
所述岩心X轴加载***由恒速恒压第二泵20、第三泵21、第四泵22，第二阀门201、第三阀门211、第四阀门221，第二压力表202、第三压力表212、第四压力表222，侧活塞(每块侧压板有3个侧活塞，X轴相对的两面一共18个)，侧压板(6个)、位移传感器组成。以岩心上部X轴方向加载为例说明。第二泵20通过第一侧活塞注入孔6520和第二侧活塞注入孔6521注入高压液体，推动第一侧压板6500和第二侧压板6511相向运动，第一侧压板6500和第二侧压板6501挤压岩石上部，使之受到X轴方向的压力，第二位移传感器6531可记录第一侧压板6500的移动位移。
其中恒速恒压第二泵20、第三泵21、第四泵22为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵，其中压力范围：0～120MPa；流量范围：0.01～100ml/min。第二阀门201、第三阀门211、第四阀门221为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。第一压力表202、第一压力表212、第一压力表222实现所加载压力的设定，压力测量精度：0.1％FS。
同理，岩心中部和下部均可实现X轴方向的压力加载。
所述岩心Y轴加载***由恒速恒压第五泵30、第六泵31、第七泵32，第五阀门301、第六阀门311、第七阀门321，第五压力表302、第六压力表312、第七压力表322，侧活塞，侧压板、位移传感器组成。
其加载机理和X轴方向类似，不再赘述。
其中恒速恒压第五泵30、第六泵31、第七泵32为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵，其中压力范围：0～120MPa；流量范围：0.01～100ml/min。第五阀门301、第六阀门311、第七阀门321为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。第五压力表302、第六压力表312、第七压力表322实现所加载压力的设定，压力测量精度：0.1％FS。
需要说明的是：Y轴方向加载的位置及力的大小要和X轴保持一致。
岩心Z轴加载***由恒速恒压第八泵40，第八阀门41，第八压力表42组成。其主要功能是给岩心试样施加轴向压力。第八泵通过顶活塞通道671泵入高压液体，驱动底活塞670上行，给岩心试样施加轴向压力。
顶活塞通道位于底活塞的下部，和底活塞下表面垂直。
其中第八泵为可提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵，其中压力范围：0～120MPa；流量范围：0.01～100ml/min。阀门8为截止阀，实现管路的切断和畅通功能。压力表8实现所加载压力的设定，压力测量精度：0.1％FS。
高压岩心容器主要由由容器主体63，上盖62，岩心试样64，侧压板(X、Y方向共12块)、侧压板凹槽660下密封端板608，底活塞670，顶活塞通道671，注入井筒61，底部支撑68，螺栓螺母69组成。
岩心试样的上表面和高压容器上盖的下表面都是平面，可相互紧密贴合。岩心试样的下表面和下推板的上表面都是平面，可相互紧密贴合。
岩心试样的长度和宽度小于高温高压容器内腔的长度和宽度，岩心周围和容器内腔存在环形空间，
岩心试样尺寸可以根据试验需要设置为100×100×100mm至500×500×500mm之间的方形
岩心试样上设置注入井筒，井筒为盲孔。
注入井筒通过注入管线和高压注入泵相连。注入管线贯穿于高压容器的顶盖。
下推板放置在底活塞上部，当施加轴向压力时，高压液体推动底活塞上行，底活塞推动下压板上行，从而给岩心轴向压力。
每个侧压板上均开有凹槽660，声波探头安装在里面，可以和岩石表面接触。声波传输电线贯穿于高压容器的顶盖。
声发射***由声波探头50、声波传输电线51、微地震监测及成像装置52。
声波探头安装在侧压板内侧的凹槽内，当岩心试样受X方向或者Y方向的力时，声波探头可受力产生信号传输出去。
声波传输电线穿于高压岩心容器的顶盖，和外部的微地震监测及成像装置相连。
所述数据采集控制显示***可控制和采集第一泵至第八泵，第一压力表至第八压力表，位移传感器的参数，并可对数据进行处理，实现图形、报表显示。
第一泵至第八泵，第一压力表至第八压力表，位移传感器和数据采集控制显示***通过电连接。
实施例2
本实施例2中以500×500×500mm页岩试件为例说明利用上述***进行测试的方法，
步骤一：试验前，根据实验要求对500×500×500mm的立方体页岩试件钻取φ23mm、深度为300mm的中心孔，***钢管模拟注入井筒，并浇注灌封胶密封。
步骤二：将声波探头安装在侧压板的凹槽内。
步骤三：将加工好的岩心试样装入高压容器中。
步骤四：将各个泵和高压容器的连接管线，声波传输电线和微地震监测及成像装置线路，各种参数测量装置和数据采集控制显示***的采集线路连接好。
步骤五：将注入井筒和注入管线连接好，安装好上盖。
步骤六：保证侧压板和底活塞都在最底部和最边沿、
步骤七：启动第二泵20、第三泵21、第四泵22，设定X轴方向压力50MPa，并保持压力、位移监测。
步骤八：启动第五泵30、第六泵31、第七泵32，设Y轴方向压力45MPa，并保持压力、位移监测。
步骤九：启动第八泵40，设Z轴方向压力70MPa，并保持压力、位移监测。
步骤十：启动第一泵10，设置以50ML/min的速度，向注入井筒注入水，直至地层破裂。
步骤十一：启动声发射监测***，进行微地震及裂缝监测；
步骤十二：利用数据采集控制显示***对数据压力、位移进行检测和记录。
步骤十三：完成压裂过程试验，卸掉岩心试样三轴方向应力，取出岩心试样，对结果进行分析和处理。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (12)
1.一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，包括：高压岩心容器、高压注入***、岩心X轴加载***、岩心Y轴加载***、岩心Z轴加载***、声发射***、数据采集控制显示***；高压容器内设有岩心试样，岩心试样上设置至少一组注入井筒，高压注入***的注入泵通过注入管线和注入井筒相连，向注入井筒泵入高压液体，迫使地层开裂；岩心试样分为上部、中部和下部三部分，每部分的四周都有四块侧压板，X轴和Y轴方向每两个相对的侧压板由一台泵控制；每个侧压板都连接3个侧活塞，泵驱动侧活塞推动侧压板给岩心的X轴和Y轴施加压力；Y轴方向加载的位置及力的大小要和X轴保持一致；Z轴加载***中的泵通过顶活塞通道泵入高压液体，驱动岩心试样下部的底活塞上行，给岩心试样施加轴向压力，模拟地下岩石所受的有效垂直地应力；声波探头安装在每个侧压板靠近岩心一侧的凹槽内，能探测地层开裂信号及位置，通过信号传输电线传输到微地震监测及成像装置，进行裂纹位置及大小演化规律分析；数据采集控制显示***对所有泵进行同步控制，并对压力、位移进行检测和记录。
2.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，高压岩心容器由容器主体，上盖，岩心试样，侧压板、侧压板凹槽、下密封端板，底活塞，顶活塞通道，注入井筒，底部支撑，螺栓螺母组成。
3.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，岩心试样的上表面和高压容器上盖的下表面都是平面，能相互紧密贴合；岩心试样的下表面和下推板的上表面都是平面，能相互紧密贴合；
岩心试样的长度和宽度小于高温高压容器内腔的长度和宽度，岩心周围和容器内腔存在环形空间；
岩心试样上设置注入井筒，井筒为盲孔；
注入井筒通过注入管线和高压注入泵相连；注入管线贯穿于高压容器的顶盖；
所述岩心试样尺寸根据试验需要设置为100×100×100mm至500×500×500mm之间的方形。
4.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，岩心试样分为上部、中部和下部三部分，每部分的四周都有四块侧压板；每个侧压板都连接3个侧活塞，X轴和Y轴方向每两个相对的侧压板由一台泵控制。
5.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，岩心X轴加载***由3台恒速恒压泵，侧活塞、位移传感器组成；每台泵控制X方向相对的两块侧压板，通过侧活塞注入孔注入高压液体，推动相对的两个侧活塞相向运动，两个侧压板随之相向运动挤压岩石，使之受到X轴方向的压力；控制3台泵，能控制X轴方向上，岩心试样上部、中部和下部的受力。
6.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，岩心Y轴加载***由3台恒速恒压泵，侧活塞、位移传感器组成；每台泵控制X方向相对的两块侧压板，通过侧活塞注入孔注入高压液体，推动相对的两个侧活塞相向运动，两个侧压板随之相向运动挤压岩石，使之受到X轴方向的压力；控制3台泵，能控制Y轴方向上，岩心试样上部、中部和下部的受力。
7.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，每个侧压板上均开有凹槽，声波探头安装在里面，和岩石表面接触；声波传输电线贯穿于高压容器的顶盖。
8.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，所述岩心Z轴加载***由恒速恒压泵，阀门，压力表组成；轴向加压泵通过顶活塞通道泵入高压液体，驱动底活塞上行，给岩心试样施加轴向压力；
轴向加压泵用于提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵；阀门为截止阀，实现管路的切断和畅通功能；压力表实现所加载压力的设定。
9.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，所述高压注入***由注入泵，阀门，压力表组成；其主要功能为向注入井筒泵入高压液体，把地层压开裂缝；注入泵通过注入管线和注入井筒相连，注入泵为能提供恒定压力或恒定流量流体的计量泵，阀门为截止阀。
10.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，所述声发射***由声波探头、声波传输电线、微地震监测及成像装置；声波探头安装在侧压板内侧的凹槽内，当岩心试样受X方向或者Y方向的力时，声波探头受力产生信号传输出去；声波传输电线穿于高压岩心容器的顶盖，和外部的微地震监测及成像装置相连；声波探头围绕岩石四周均匀分布。
11.根据权利要求1所述的一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置，其特征在于，所述数据采集控制显示***用于控制和采集泵，压力表、传感器的参数，并对数据进行处理，实现图形、报表显示；泵，压力表，传感器和数据采集控制显示***通过电连接。
12.一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据实验要求加工所需尺寸的试件，并加工钻取所需尺寸的盲孔，***钢管模拟井筒，并浇注灌封胶密封；
将声波探头安装在侧压板的凹槽内；
将加工好的岩心试样装入高压容器中；
将各个泵和高压容器的连接管线，声波传输电线和微地震监测及成像装置线路，各种参数测量装置和数据采集控制显示***的采集线路连接好；
将注入井筒和注入管线连接好，安装好上盖；
保证侧压板和底活塞都在最底部和最边沿；
启动岩心X轴加载***，给岩心试样X轴加压到试验需要的压力；
启动岩心Y轴加载***，将岩心试样X轴增加到试验需要的压力；
启动岩心Z轴加载***，将岩心试样Z轴增加到试验需要的压力；
启动高压注入***，进行恒流或恒压注入；
启动声发射监测***，进行微地震及裂缝监测；
利用数据采集控制显示***对数据进行检测和记录；
完成压裂过程试验，卸掉岩心试样三轴方向应力，对试验数据进行处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111680503.4A CN116411959A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202111680503.4A CN116411959A (zh) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 一种模拟真实地层环境下的油气井压裂试验装置及方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116411959A true CN116411959A (zh) | 2023-07-11 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117569788A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 中国矿业大学 | 一种深部热储压裂、渗流、驱替一体化测试装置及方法 |
| CN117782898A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中国地质大学（武汉） | 三轴应力下页岩气双向扩散系数的测定装置及方法 |
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2021
- 2021-12-31 CN CN202111680503.4A patent/CN116411959A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117569788A (zh) * | 2024-01-15 | 2024-02-20 | 中国矿业大学 | 一种深部热储压裂、渗流、驱替一体化测试装置及方法 |
| CN117569788B (zh) * | 2024-01-15 | 2024-03-29 | 中国矿业大学 | 一种深部热储压裂、渗流、驱替一体化测试装置及方法 |
| CN117782898A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中国地质大学（武汉） | 三轴应力下页岩气双向扩散系数的测定装置及方法 |
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