一種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是致密氣、頁(yè)巖氣、煤層氣等非常規(guī)油氣儲(chǔ)層及相關(guān)含氣巖體的制作的方法及制備裝置，具體涉及一種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油與天然氣、頁(yè)巖氣以及煤層氣等常規(guī)與非常規(guī)氣藏開(kāi)采與增產(chǎn)措施等技術(shù)領(lǐng)域中，巖體壓裂是目前應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)方法。但壓裂后裂縫形成的描述問(wèn)題是目前非常規(guī)油氣巖體壓裂的“瓶頸”與核心問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)巖體壓裂裂縫擴(kuò)展問(wèn)題的研宄，均基于非可視化的不透明巖體開(kāi)展的壓裂裂縫研宄，甚至一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)需要壓后將巖體剖開(kāi)觀測(cè)裂縫的走向。研宄者對(duì)壓裂裂縫的形成只是得到了最終的裂縫形態(tài)，對(duì)于裂縫如何演化與形成的基本過(guò)程無(wú)法基于清晰地描述，尤其是目前認(rèn)為非常規(guī)油氣壓裂復(fù)雜縫網(wǎng)的形成規(guī)律，更是模糊不清。該方面的難題給目前非常規(guī)油氣壓裂技術(shù)研宄帶來(lái)了極大的困惑。研宄一種制備可視化巖心方法及相配套的實(shí)驗(yàn)裝置迫在眉睫。本發(fā)明人重點(diǎn)闡述的是一種孔裂隙雙重介質(zhì)可視化巖心的制作方法與裝置，該裝置不僅能夠制作均質(zhì)巖心，亦可通過(guò)調(diào)整原材料配比與組成制作不同硬度、脆性、力學(xué)參數(shù)與物性參數(shù)等多重組合特征的可視化巖心。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置，這種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置用于解決現(xiàn)有的被壓裂巖體內(nèi)部不存在雙重孔隙及不含氣，與實(shí)際巖體差別很大的問(wèn)題，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置的制備方法。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:這種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置包括巖心制備裝置、巖體內(nèi)充氣裝置、氣體輸送控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、真空抽氣裝置、溫度控制系統(tǒng)，氣體輸送控制系統(tǒng)通過(guò)氣體傳輸管連接巖體內(nèi)充氣裝置，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿連接滑動(dòng)光桿，巖體內(nèi)充氣裝置置于巖體成型模具中，真空抽氣裝置連接巖體成型模具，溫度控制系統(tǒng)連接水浴箱；巖心制備裝置包括分級(jí)原材料存儲(chǔ)容器、摻混攪拌裝置、輸送控制器、巖體成型模具、水浴箱，分級(jí)原材料存儲(chǔ)容器包含幾個(gè)盛裝不同原材料的存儲(chǔ)容器，各存儲(chǔ)容器通過(guò)分級(jí)管線匯集到總管線，總管線伸入到摻混攪拌裝置中，每條分管線上設(shè)置流量控制閥，摻混攪拌裝置出口通過(guò)輸送管線連接巖體成型模具，該輸送管線上設(shè)置輸送控制器，巖體成型模具是由四塊透明的高硬度有機(jī)玻璃板組裝而成的密封箱體，巖體成型模具置于水浴箱中；巖體內(nèi)充氣裝置由密封盒、氣體分布器、造縫針、滑動(dòng)光桿構(gòu)成，氣體分布器設(shè)置在密封盒的中心，氣體分布器的分氣管位于密封盒內(nèi)，造縫針陣盤安裝于密封盒的下端，造縫針陣盤的底面設(shè)置有密封隔層，造縫針呈陣列狀布置在造縫針陣盤下面，分氣管分別與造縫針連接，氣體分布器連接氣體傳輸管，滑動(dòng)光桿與密封盒固定連接；制備可視化巖心的原材料由環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑組成。
[0005]上述方案中氣體輸送控制系統(tǒng)由氣體存儲(chǔ)罐、氣體輸入泵、流量控制儀、壓力控制儀、速度控制閥通過(guò)相應(yīng)管線連接組成，氣體控制操作系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)分別連接流量控制儀、壓力控制儀、速度控制閥，通過(guò)氣體流量控制，控制孔裂隙長(zhǎng)度。
[0006]上述方案中的摻混攪拌裝置包括原料混合容器、攪拌器、控制儀，攪拌器通過(guò)傳動(dòng)裝置連接原料攪拌機(jī)組。
[0007]上述方案中的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)螺桿、變速箱、傳動(dòng)電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)、運(yùn)動(dòng)操作系統(tǒng)連接組成。
[0008]上述方案中的溫度控制系統(tǒng)由溫度傳感器、溫度控制器、水浴箱、溫度加熱與冷卻裝置連接構(gòu)成。
[0009]上述裝置制備雙重孔隙透明含氣巖體的方法:
第一步:按照試驗(yàn)要求，選擇環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑，按照實(shí)驗(yàn)配比對(duì)原材料進(jìn)行配比封裝；
第二步:通過(guò)材料摻混攪拌裝置將原材料按照配比要求進(jìn)行攪拌，并通過(guò)相應(yīng)管線將配制的摻混后的原材料送入巖體成型模具中；
第三步:運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制巖體內(nèi)充氣裝置使造縫針下行，氣體充氣造縫針插入到透明巖體中，氣體輸送控制系統(tǒng)實(shí)施有色氣體輸送對(duì)巖體內(nèi)進(jìn)行充入有色氣體，充氣結(jié)束后快速將造縫針拔出，在巖體內(nèi)形成含氣孔裂隙結(jié)構(gòu)，通過(guò)氣孔裂隙內(nèi)的有色氣體可反映出孔裂隙結(jié)構(gòu)；
第四步:通過(guò)真空抽氣裝置對(duì)巖體成型模具內(nèi)進(jìn)行抽真空，確保透明巖體在形成過(guò)程中不受外界的影響；
第五步:通過(guò)溫度控制系統(tǒng)對(duì)巖體成型模具進(jìn)行加熱或冷卻，實(shí)現(xiàn)透明巖體的快速凝固，形成具有孔裂隙特征的含氣透明巖體。
[0010]本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明提供了一套制備內(nèi)含雙重孔裂隙與氣體的透明巖心裝置，解決了目前缺少可視化試驗(yàn)巖心的問(wèn)題，對(duì)后續(xù)壓裂試驗(yàn)及相關(guān)試驗(yàn)研宄對(duì)可視化試件的制備提供了條件。
[0011]2、本發(fā)明通過(guò)充入有色氣體形成含氣孔裂隙結(jié)構(gòu)，并選擇環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑為原材料，有色的孔裂隙結(jié)構(gòu)可以清楚地反映出來(lái)。
[0012]3、本發(fā)明可通過(guò)調(diào)整原材料配比與組成制作不同硬度、脆性、力學(xué)參數(shù)與物性參數(shù)等多重組合特征的環(huán)氧樹(shù)脂及固化劑。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中巖體成型模具結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中巖體內(nèi)充氣裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明制作形成的透明巖心及內(nèi)部孔裂隙示意圖。
[0014]圖中:1_原料存儲(chǔ)容器；2_原料攪拌機(jī)組；3_原料混合容器；4_攪拌器；5-流量控制閥；6_輸送控制器；7_巖體成型模具；8_水浴箱；9_有機(jī)玻璃板；10-密封盒；11_氣體分布器；12_造縫針；13-滑動(dòng)光桿；14_造縫針陣盤；15-氣體存儲(chǔ)罐；16-氣體流量、壓力控制閥；17-旋轉(zhuǎn)螺桿；18-變速箱；19_電機(jī)；20_電機(jī)控制系統(tǒng)；21_溫度傳感器；22_溫度控制系統(tǒng)；23_真空泵；24_分氣管；25_氣體控制操作系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明:
如圖1所示，這種制備雙重孔隙透明含氣巖體的裝置包括巖心制備裝置、巖體內(nèi)充氣裝置、氣體輸送控制系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、真空抽氣裝置、溫度控制系統(tǒng)，氣體輸送控制系統(tǒng)通過(guò)氣體傳輸管連接巖體內(nèi)充氣裝置，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺桿17連接滑動(dòng)光桿13，巖體內(nèi)充氣裝置置于巖體成型模具7中，真空抽氣裝置連接巖體成型模具7，溫度控制系統(tǒng)連接水浴箱8 ;運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)螺桿17、變速箱18、傳動(dòng)電機(jī)19、運(yùn)動(dòng)控制臺(tái)、電機(jī)控制系統(tǒng)20連接組成，電機(jī)控制系統(tǒng)20安裝于計(jì)算機(jī)中。
[0016]制作巖心的原材料由環(huán)氧樹(shù)脂及相關(guān)固化劑組成，根據(jù)需求調(diào)整不同原料配比及養(yǎng)護(hù)環(huán)境，制作不同硬度、脆性、力學(xué)參數(shù)與物性參數(shù)等多重組合特征的可視化巖心。
[0017]巖心制備裝置包括分級(jí)原材料存儲(chǔ)容器、摻混攪拌裝置、輸送控制器6、巖體成型模具7、水浴箱8，分級(jí)原材料存儲(chǔ)容器包含幾個(gè)盛裝不同原材料的存儲(chǔ)容器，各存儲(chǔ)容器通過(guò)分級(jí)管線匯集到總管線，總管線伸入到摻混攪拌裝置中，每條分管線上設(shè)置流量控制閥5，摻混攪拌裝置出口通過(guò)輸送管線連接巖體成型模具7，該輸送管線上設(shè)置輸送控制器6。摻混攪拌裝置包括原料混合容器3、攪拌器4、控制儀，攪拌器4通過(guò)傳動(dòng)裝置連接原料攪拌機(jī)組2。原材料存儲(chǔ)容器I中原材料經(jīng)流量控制閥5控制，形成具有不同配比的混合材料，混合材料經(jīng)通過(guò)攪拌器4攪拌形成具有透明特征的試驗(yàn)巖體制備材料，巖體制備材料經(jīng)外輸管線由輸送控制器6控制輸送到巖體成型模具7形成了巖心材料。
[0018]氣體輸送控制系統(tǒng)由氣體存儲(chǔ)罐15、氣體輸入泵、流量控制儀、壓力控制儀、速度控制閥通過(guò)相應(yīng)管線連接組成，氣體控制操作系統(tǒng)25安裝在計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)分別連接流量控制儀、壓力控制儀、速度控制閥，通過(guò)氣體流量控制，