[發明專利]一種煤巖多相不同流體三軸壓裂試驗裝置與試驗方法

有效

• 申請號: 201610025775.3
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105510142B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 梁衛國;楊健鋒;武鵬飛;黎力
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域：

本發明一種煤巖多相不同流體三軸壓裂試驗裝置與試驗方法，屬于巖石及巖體力學與工程技術領域范疇。通過對煤巖試件多相態不同壓裂介質條件下的壓裂試驗以進行多相不同流體對其壓裂效果的對比分析，同時可研究多種壓裂參數，如壓裂介質增壓速率、壓裂介質的粘度、等溫壓縮系數及壓裂介質溫度等對試件壓裂效果的影響，以深入研究壓裂機理，探究影響壓裂效果的主要因素，為壓裂開采提供理論依據。

背景技術：

在經濟迅速發展的今天，煤層氣、頁巖氣等非常規天然氣作為常規能源的有效補充能源，表現出巨大的資源潛能，且我國該類型資源十分豐富，發展前景廣闊；開發該類型資源過程中，壓裂技術是提高煤巖滲透性及油氣產出率的有效途徑；涉及到各種壓裂介質或各種相態介質的壓裂裝置的中國發明專利主要有：安徽理工大學的“一種柱狀煤體三向應力下水力壓裂實驗裝置及方法”(CN 104832148 A)、重慶地質礦產研究院的“一種脈沖水力壓裂改造頁巖氣儲層的實驗裝置及方法”(CN 103196762 A)、西安科技大學的“煤層液態二氧化碳壓裂裝置及方法”(CN 104632174 A)、重慶大學的“超臨界二氧化碳壓裂方法及系統”(CN 103244095 A)、中國石油大學(北京)的“超臨界二氧化碳磨料射流射孔模擬實驗系統”(CN 103742075 A)、重慶大學的“儲層滲透介質多相流體壓裂-滲流氣液分離式實驗系統”(CN 104132881 A)等；通過壓裂介質對非常規天然氣儲層進行壓裂達到增產目的的技術可統稱為注能壓裂技術，而壓裂介質可包括不同物質及其多種相態，但目前缺乏較為系統的科學研究，相關壓裂機理并不完善，并且相關方面系統的比較實驗研究不夠充分或只是停留在理論層次的數值仿真模擬，對多相態不同流體及其多種條件下的壓裂試驗研究不夠系統，缺少一種實現模擬地層應力溫度下的多相態不同壓裂介質多條件實驗裝置，其中不同介質多相態壓裂實驗可包括：多種氣體壓裂、高溫高壓蒸汽壓裂、水力壓裂、超臨界態壓裂等。

現有的實驗裝置主要存在以下不足：1)進行的壓裂實驗裝置多數只能進行單一水相或單一氣體的壓裂實驗，不能滿足多相態不同流體及其多條件下對煤巖試件壓裂比較實驗研究；2)進行的壓裂實驗所考慮影響壓裂效果的因素很不充分，尤其氣相及超臨界相態介質條件下的壓裂試驗沒有深入分析諸如壓裂流體加壓速率、壓裂流體粘度、壓裂流體等溫增壓系數等參數對壓裂效果的影響；3)進行的壓裂實驗過程中對于起裂前后壓裂介質溫度及壓力、煤巖試件的軸向即徑向應變狀況、壓裂過程中的聲發射事件等缺乏精確度高的記錄。

因此、研制一種科學、高效、可靠、精準的煤巖多相不同流體及其多條件下壓裂試驗裝置，比較多相態不同流體及其多種條件下對煤巖試件壓裂效果，對壓裂技術的應用及推廣具有重要意義。

發明內容：

本發明一種煤巖多相不同流體三軸壓裂試驗裝置與試驗方法，目的在于克服傳統試驗中壓裂介質條件單一難以進行壓裂效果比較的缺陷與不足，根據煤巖體在多相態不同壓裂介質及其多種試驗條件下的破壞特性的不同，公開一種能夠真正意義上實現多相流體壓裂介質及其多條件下對一定地下深度及溫度礦物煤巖體的直觀、高效、可靠的三軸壓裂試驗裝置與試驗方法。