[實用新型]一種含瓦斯柱狀煤體三向應力條件下水力壓裂實驗裝置

有效

• 申請號: 201520931414.6
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN205154126U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 朱薈群;代飛亞;高理鵬;馬衍坤;武寧;王靜宇;王天驕;劉義;滕雪
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及實驗裝置技術領域，尤其涉及到一種含瓦斯柱狀煤體三向應力條 件下水力壓裂實驗裝置。

背景技術

在水力壓裂的實驗研究方面，國內已有的裝置及方法主要有兩類，一類是擬三軸 實驗裝置及方法，將煤巖試樣置于擬三軸應力條件下開展壓裂實驗；另一類是真三軸 實驗裝置及方法，將煤巖試樣置于真三軸應力條件下開展壓裂實驗。但是煤巖體在井 下是處于瓦斯環境中的，而且煤巖體在地下所受的應力環境必然是各向不同的應力， 因此在瓦斯環境中真三軸應力條件下的壓裂實驗更符合現場實際條件且更具意義。

但是柱狀煤巖體一般均用于擬三軸試驗，將試樣置于壓力罐中，利用油壓或氣壓 加載，此時試樣承受的是擬三軸應力，應力方向是由試樣表面指向截面的圓心，這種 應力條件是不符合真實情況的。先向壓力罐中加入一定壓力的瓦斯氣體，使試樣吸附 一段時間，這樣更符合煤巖體處于瓦斯環境中的情況，目前對瓦斯環境中的圓柱體試 樣在真三軸條件下的水力壓裂實驗裝置還未見報道，從模擬井下瓦斯環境、真實應力 條件兩個方面考慮，研制一種可對易于加工的圓柱體試樣進行瓦斯環境中三向應力加 載的水力壓裂實驗裝置是有必要的。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可對易于加工的圓柱體試樣在一定壓力 的瓦斯氣體環境中施加三向應力的水力壓裂實驗裝置。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種含瓦斯柱狀煤體三向應力條件下水力壓 裂實驗裝置，包括可容納圓柱體煤樣的密封罐體、瓦斯注入單元、應力加載單元和水力壓 裂單元；所述瓦斯注入單元通入所述密封罐體內注入瓦斯氣體，所述應力加載單元向所述 密封罐體內的圓柱體煤樣施加三向應力；所述水力壓裂單元通入所述密封罐體對圓柱體煤 樣進行注水壓裂。

優選的，所述密封罐體包括側壁、封蓋和底座；所述的封蓋通過螺母與側壁連接。

優選的，所述瓦斯注入單元包括瓦斯氣瓶、減壓閥、氣壓管、卸壓管和卸壓閥；所述 瓦斯氣瓶通過減壓閥與氣壓管相連，所述氣壓管通入到所述密封罐體內，所述卸壓管通過 三通與氣壓管相連，所述卸壓管上設有卸壓閥。

優選的，所述應力加載單元包括壓舌、鋼筒、弧形鋼板、柱形墊塊、高壓膠囊、 高壓膠管、壓力表和加壓泵；所述壓舌與封蓋連接；所述鋼筒與密封罐體的側壁連接； 所述鋼筒的前端分別對應連接弧形鋼板，其中，三個鋼筒內分別安裝有柱形墊塊和高壓膠 囊，所述高壓膠囊通過高壓膠管與壓力表和加壓泵連接；

優選的，所述水力壓裂單元包括壓裂管、壓裂泵、水箱和水壓記錄儀。所述壓裂泵與 壓裂管連接，所述壓裂管依次通過密封罐體的側壁和弧形鋼板通入到圓柱體煤樣內，所述 水壓記錄儀通過三通與壓裂管連接。

本實用新型的有益效果為：使用本裝置，能夠很好地模擬一種真實的井下煤體環 境，并能對不同瓦斯壓力下、不同應力條件下的煤體開展水力壓裂實驗。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型的技術方案作進一步具體說明。

圖1為本實用新型整體結構的示意圖；

圖2為本實用新型平面結構的示意圖。

圖中，1—側壁，2—底座，3—封蓋，4—螺母，5—瓦斯氣瓶，6—減壓閥，7—氣 壓管，8—三通，9—卸壓管，10—卸壓閥，11—壓舌，12—鋼筒，13—弧形鋼板，14— 柱形墊塊，15—高壓膠囊，16—高壓膠管，17—壓力表，18—加壓泵，19—壓裂管， 20—壓裂泵，21—水箱，22—水壓記錄儀。

具體實施方式