[發明專利]巖體內含孔裂隙結構的制備裝置及制備方法

有效

• 申請號: 201510248370.1
• 申請日: 2015-05-16
• 公開（公告）號: CN104880348B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 王婷婷;趙萬春;付曉飛;邵克勇;蔣東峰;馮笑含
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所23118
• 代理人: 曹愛華

技術領域

本發明涉及針對石油與天然氣工程油氣儲層內孔裂隙分布特征而設計的制備巖體內孔裂隙的裝置及方法，具體涉及巖體內含孔裂隙結構的制備裝置及制備方法。

背景技術

在石油與天然氣工程的油氣儲層內多存在孔隙與裂隙，特征是針對煤層氣、頁巖氣及致密氣等非常規油氣儲層內，天然孔隙與裂隙介質豐富，其對非常規油氣儲層改造與壓裂縫網的形成起到了重要的作用。然而，目前對富含孔裂隙雙重介質的儲層而言，特別是不改造不產油氣的非常規油氣儲層，壓裂是目前油氣開采的主要技術手段。如何能夠準確地描述富含天然孔裂隙儲層壓裂裂縫的形成與連通規律，是目前研究的核心與“瓶頸”問題。針對此方面的研究，研究者們在理論和數值模型方面做了大量的工作，并取得了一定的結果。但針對室內實驗的研究巖體壓裂裂縫縫網形成方面還需進一步的提高。若想開展相似巖心的壓裂試驗，特別是觀測富含天然孔裂隙系統的巖心試驗，制作富含孔裂隙分布的相似巖心是研究的前提和基礎。一些學者研究得出，巖體內富含天然孔裂隙系統具有分形分布特征等其他結構特征。為此，本發明專利內容重點闡述與保護的內容是研究一種制備巖體內含孔裂隙結構的方法及裝置。

發明內容

本發明的目的是提供巖體內含孔裂隙結構的制備裝置，這種巖體內含孔裂隙結構的制備裝置用于解決現有試驗巖心內孔裂隙分布規律與實際巖心內孔裂隙分布存在很大差異性的問題，本發明的另一個目的是提供這種巖體內含孔裂隙結構的制備裝置制備巖體內含孔裂隙結構的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：這種巖體內含孔裂隙結構的制備裝置包括造縫裝置、造縫控制系統、氣體輸送控制系統，氣體輸送控制系統通過氣體傳輸管連接造縫裝置，旋轉螺桿連接滑動光桿，滑動光桿連接造縫裝置，旋轉螺桿與螺桿控制機構連接；造縫裝置由密封頂蓋、造縫針陣盤、造縫針陣盤控制器、造縫針控制器組成，密封頂蓋為方形蓋，造縫針陣盤安裝于密封頂蓋的下端，造縫針陣盤的底面設置有密封隔層，造縫針陣盤設置有滑道，各滑道縱橫交錯呈網格狀，造縫針呈陣列狀布置在滑道上，滑道內設置有滑移塊，滑移塊可在滑道中滑動連接，氣體傳輸管通過氣體存儲盒連接造縫針，造縫針陣盤控制器連接滑移塊，造縫針控制器穿過滑移塊后與造縫針連接；造縫針上具有側向孔，側向孔處設置有側向孔控制板，造縫針底部設置有風扇式底孔控制板；造縫針控制器控制造縫針垂向移動，同時控制造縫針中側向孔開合和底孔孔徑，造縫針陣盤控制器控制造縫針水平移動；造縫控制系統通過控制線分別與造縫裝置的造縫針陣盤控制器、造縫針控制器連接。

上述方案中造縫控制系統安裝在計算機中，造縫控制系統分別進行造縫針控制和造縫針陣盤控制。

上述方案中氣體輸送控制系統由氣體存儲罐、氣體輸入泵、流量控制儀、壓力控制儀、速度控制閥通過相應管線連接組成，氣體控制操作系統安裝在計算機中，計算機分別連接流量控制儀、壓力控制儀、速度控制閥，通過氣體流量控制，控制孔裂隙長度。

上述方案中造縫針陣盤與密封頂蓋可拆卸連接，造縫針陣盤根據孔裂隙直徑的大小分為三個量級：毫米級造縫針陣盤、微米級造縫針陣盤、納米級造縫針陣盤。

上述方案中造縫針與造縫針控制器可拆卸連接，造縫針根據孔裂隙直徑的大小分為三個量級：毫米級造縫針、微米級造縫針、納米級造縫針。

上述巖體內含孔裂隙結構的制備裝置制備巖體內含孔裂隙結構方法：

（1）、通過造縫控制系統計算機對參照物巖體內孔裂隙結構進行模擬，將模擬數據導入造縫裝置和氣體輸送控制系統，以及配套的造縫監測裝置；

（2）、將造縫裝置置于巖心制作模具中，使造縫針陣盤和巖心材料接觸面緊密接觸，并連接好配套的抽真空裝置和造縫監測裝置，將制備模擬巖心材料在巖心制作模具中注入量能夠淹沒造縫針時，造縫裝置開始工作，根據造縫控制系統傳輸的數據，造縫裝置和氣體輸送控制系統在計算機控制下按照參照物巖石內孔裂隙結構進行造縫；

（3）、造縫針控制和氣體輸送控制系統相互配合完成巖心內孔裂隙的形成，通過氣體輸送控制系統控制氣體流量、壓力控制閥改變氣體流量和壓力，配合造縫控制系統的造縫針陣盤控制器和造縫針陣盤對造縫針分布進行控制，達到預期的模擬結構；

（4）、啟動造縫監測裝置，監測孔裂隙結構是否符合要求，不符合要求時，造縫監測裝置提示選擇繼續或者通過造縫控制系統計算機重新計算數據，進行調整；

（5）、直至制備出模擬參照物巖石內孔裂隙結構的巖心。

本發明具有以下有益效果：