專利名稱：一種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是室內(nèi)模擬地層條件下巖石在液體壓力下破裂過(guò)程的測(cè)試裝 置，具體涉及的是一種研究不同圍壓、溫度下巖石裂縫起裂、擴(kuò)展、延伸機(jī)理的一種水力壓 裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置。
背景技術(shù)：
目前，從我國(guó)石油工業(yè)的現(xiàn)狀來(lái)看，絕大多數(shù)地質(zhì)條件較好的油田已進(jìn)入開發(fā)后 期，穩(wěn)產(chǎn)和挖潛的難度愈來(lái)愈大，因此一些薄、中、差的低滲透儲(chǔ)層開發(fā)受到了人們的極大 關(guān)注。作為低滲透儲(chǔ)層主要增產(chǎn)增注措施的水力壓裂技術(shù)被廣泛應(yīng)用。為提高水力壓裂施 工的成功率，必須在一些新區(qū)塊進(jìn)行壓裂施工之前進(jìn)行必要的水力壓裂試驗(yàn)。當(dāng)前，現(xiàn)場(chǎng)水 力壓裂試驗(yàn)費(fèi)用昂貴，且同一層位無(wú)法重復(fù)進(jìn)行多次試驗(yàn)，使得現(xiàn)場(chǎng)水力壓裂試驗(yàn)很少采 用。而室內(nèi)試驗(yàn)由于地層溫度、壓力環(huán)境模擬困難，造成室內(nèi)水力壓裂破裂過(guò)程試驗(yàn)難以開 展，水力壓裂裂縫擴(kuò)展機(jī)理研究難以深入，大大限制水力壓裂過(guò)程的試驗(yàn)研究。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置，這種水力壓裂 破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置用于解決水力壓裂現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的局限性和室內(nèi)試驗(yàn)條件難于模擬 的問(wèn)題。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是這種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的 室內(nèi)裝置包括方形的承壓體，承壓體內(nèi)部是承壓腔，三個(gè)正交的加載機(jī)構(gòu)的壓力板均伸入 到承壓腔中，承壓體的一側(cè)連接外承壓體，外承壓體內(nèi)部是外承壓室，承壓腔與外承壓室相 通，承壓腔與外承壓室之間安裝導(dǎo)軌，試樣小車在導(dǎo)軌上，試樣小車上安裝有壓力板和固定 承壓柱，壓力板和固定承壓柱上有連通的注液通道，注液通道與承壓腔相通。上述方案中加載機(jī)構(gòu)由液壓缸、液壓室、傳壓柱、壓力板構(gòu)成，傳壓柱一端是液壓 室，另一端是壓力板，液壓缸固定在承壓體外。上述方案中固定承壓柱和外承壓體之間安裝有可拆卸承壓柱，可拆卸承壓柱一端 與固定承壓柱螺紋連接，另一端嵌在外承壓體內(nèi)壁的凹槽上，并與穿過(guò)外承壓體的絲杠螺 紋連接。本實(shí)用新型具有以下有益效果1、本實(shí)用新型可以在室內(nèi)模擬深部地層壓力、溫度環(huán)境，及進(jìn)行水力壓裂巖石過(guò) 程；能夠模擬一定壓力及溫度下巖石試樣的壓裂過(guò)程，分析不同圍壓下巖石裂縫幾何形態(tài)， 并測(cè)試各種地層巖石在一定壓力、溫度下的巖石的破裂壓力，巖石破裂裂縫形成過(guò)程中延 伸壓力隨時(shí)間變化關(guān)系，瞬時(shí)注入壓力隨時(shí)間的變化關(guān)系。2、本實(shí)用新型試驗(yàn)過(guò)程中溫度、垂向應(yīng)力和兩個(gè)水平應(yīng)力可以根據(jù)需要設(shè)置，這 大大方便了水力壓裂機(jī)理研究和減少試驗(yàn)費(fèi)用，具有費(fèi)用低、使用方便、測(cè)試周期短的特
點(diǎn)ο[0010]3、本實(shí)用新型不僅解決了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的弊端，大大降低試驗(yàn)成本，而且可以直觀地 再現(xiàn)水力壓裂巖石的斷裂形態(tài)，并可用于教學(xué)、科研等用途，為人們觀察水力壓裂過(guò)程、認(rèn) 清水力壓裂本質(zhì)提供條件。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中A-A剖視圖；圖3是本實(shí)用新型中放置試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中試樣及試樣小車位于外承壓體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。1承壓體2壓力板3傳壓柱4液壓室5注液通道6固定承壓柱7可拆卸承壓柱 8絲杠9液壓缸10試樣11中心管12試樣小車13導(dǎo)軌14外承壓體
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明結(jié)合圖1、圖2所示，這種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置由方形的承壓體1、外 承壓體14、加載機(jī)構(gòu)、試樣小車12、導(dǎo)軌13構(gòu)成，立方承壓體1內(nèi)部是承壓腔，它的六個(gè)面 中有四個(gè)面掏空，其中三個(gè)掏空部分用絲扣安裝三個(gè)正交的液壓缸9，余下一個(gè)掏空部分用 絲扣連接外承壓體14。三個(gè)正交的加載機(jī)構(gòu)分別即通過(guò)上述的三個(gè)正交的液壓缸9安裝到 承壓體1上，加載機(jī)構(gòu)由液壓缸9、液壓室4、傳壓柱3、壓力板2構(gòu)成，傳壓柱3 —端是液壓 室4，另一端是壓力板2，壓力板2伸入到承壓腔中。外承壓體14內(nèi)部是一個(gè)外承壓室，承 壓腔與外承壓室相通，承壓腔與外承壓室之間安裝導(dǎo)軌13，導(dǎo)軌13貫穿了承壓腔和外承壓 室，試樣小車12在導(dǎo)軌13上，參閱圖3、圖4試樣小車12可被從承壓室拉到外承壓室，或 被從外承壓室推到承壓室，試樣小車12上安裝有壓力板2和固定承壓柱6，壓力板2與試 樣小車12、固定承壓柱6連為一體，壓力板2與固定承壓柱6是互相垂直的，壓力板2和固 定承壓柱6上有連通的注液通道5，注液通道5與承壓腔相通，固定承壓柱6和外承壓體14 之間安裝有可拆卸承壓柱7，可拆卸承壓柱7 —端與固定承壓柱6螺紋連接，另一端嵌在外 承壓體14內(nèi)壁的凹槽上，并與穿過(guò)外承壓體14的絲杠8螺紋連接。如圖3所示，當(dāng)試樣小車12上放置試樣并被推到承壓腔中后，試樣小車12上的試 樣10在立方承壓體1中心，試樣10內(nèi)的中心管11與壓力板2上注液通道5聯(lián)通，注液通 道5的另一個(gè)開口在固定承壓柱6上，此時(shí)恰好在外承壓腔內(nèi)，以便于與外部的注液管連 接?？刹鹦冻袎褐?在固定承壓柱6和外承壓體14之間安放。當(dāng)不進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要將可拆卸承壓柱7拆卸下來(lái)，將絲杠8與固定承壓柱6連 接，將試樣小車12拉到外承壓室內(nèi)，參閱圖4，試樣小車12位于外承壓室內(nèi)時(shí)，絲杠8是與 固定承壓柱6連接的。使用時(shí)，本實(shí)用新型首先將絲杠8與固定承壓柱6連接，用絲杠8將試樣小車12 沿導(dǎo)軌13移到外承壓體14內(nèi)，將試樣10安放在試樣小車12上，將試樣10的中心管11與 壓力板2上注液通道5對(duì)接，再用絲杠8將試樣小車12推到立方承壓體1中心，然后將可 拆卸承壓柱7安放在固定承壓柱6和外承壓體14之間，起承壓作用，接下來(lái)通過(guò)三個(gè)正交 的液壓缸9給試樣10施加三向載荷，其過(guò)程是在液壓缸9中注液推動(dòng)傳壓柱3，傳壓柱3推
4動(dòng)壓力板2給試樣10加載。當(dāng)三向載荷分別加載到要求數(shù)值時(shí)，通過(guò)壓力板2上的注液通 道5向試樣10內(nèi)中心管11注入壓裂液，一直到試樣10破裂為止。最后，將可拆卸承壓柱 7取出，將絲杠8與固定承壓柱6連接，用絲杠8將試樣小車12沿導(dǎo)軌13移到外承壓體14 內(nèi)，取下試樣10，完成試驗(yàn)。 使用本實(shí)用新型測(cè)試時(shí)，需要利用外部的恒溫箱，將本實(shí)用新型放置在恒溫箱內(nèi)， 以模擬地層的溫度。
權(quán)利要求一種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置，其特征在于這種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置包括方形的承壓體(1)，承壓體(1)內(nèi)部是承壓腔，三個(gè)正交的加載機(jī)構(gòu)的壓力板(2)均伸入到承壓腔中，承壓體(1)的一側(cè)連接外承壓體(14)，外承壓體(14)內(nèi)部是外承壓室，承壓腔與外承壓室相通，承壓腔與外承壓室之間安裝導(dǎo)軌(13)，試樣小車(12)在導(dǎo)軌(13)上，試樣小車上安裝有壓力板(2)和固定承壓柱(6)，壓力板(2)和固定承壓柱(6)上有連通的注液通道(5)，注液通道(5)與承壓腔相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置，其特征在于所述的加 載機(jī)構(gòu)由液壓缸(9)、液壓室(4)、傳壓柱(3)、壓力板(2)構(gòu)成，傳壓柱一端是液壓室(4)， 另一端是壓力極(2)，液壓缸(9)固定在承壓體(1)夕卜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置，其特征在于所述 的固定承壓柱(6)和外承壓體(14)之間安裝有可拆卸承壓柱(7)，可拆卸承壓柱(7) —端 與固定承壓柱(6)螺紋連接，另一端嵌在外承壓體(14)內(nèi)壁的凹槽上，并與穿過(guò)外承壓體 (14)的絲杠(8)螺紋連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是一種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置，是室內(nèi)模擬地層條件下巖石在液體壓力下破裂過(guò)程的測(cè)試裝置。這種水力壓裂破裂過(guò)程模擬的室內(nèi)裝置包括方形的承壓體，承壓體內(nèi)部是承壓腔，三個(gè)正交的加載機(jī)構(gòu)的壓力板均伸入到承壓腔中，承壓體的一側(cè)連接外承壓體，外承壓體內(nèi)部是外承壓室，承壓腔與外承壓室相通，承壓腔與外承壓室之間安裝導(dǎo)軌，試樣小車在導(dǎo)軌上，試樣小車上安裝有壓力板和固定承壓柱，壓力板和固定承壓柱上有連通的注液通道，注液通道與承壓腔相通。本實(shí)用新型能夠在室內(nèi)模擬深部地層壓力、溫度環(huán)境，及進(jìn)行水力壓裂巖石過(guò)程，直觀地再現(xiàn)水力壓裂巖石的斷裂形態(tài)，分析不同圍壓下巖石裂縫幾何形態(tài)。
文檔編號(hào)G01N3/12GK201724868SQ20102028353
公開日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者李瑋, 畢雪亮, 閆鐵 申請(qǐng)人:東北石油大學(xué)