[發明專利]煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201711159717.0
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107764656B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 崔峰
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/08
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂模擬實驗裝置及方法，該裝置包括煤巖體實驗平臺、液態流體介質傳導致裂機構和氣態流體介質傳導致裂機構；該方法包括步驟：一、預制立方體相似模擬煤巖體；二、煤巖體實驗平臺的搭建；三、液態介質傳導致裂；四、固液耦合態的立方體相似模擬煤巖體的形成；五、氣態介質傳導致裂；六、煤巖體實驗平臺的更新；七、多次循環步驟二至步驟六，獲取注入液體的不同壓力參數和固液耦合態的立方體相似模擬煤巖體的鉆孔內填裝炸藥的不同單耗量導致的傳導致裂數據。本發明可通過相似模擬煤巖體分析實際待模擬的煤巖體液態介質傳導致裂和爆破過程中產生的氣態介質傳導致裂的影響，操作簡單，直觀有效。

技術領域

本發明屬于煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂技術領域，具體涉及一種煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂模擬實驗裝置及方法。

背景技術

煤巖體致裂的方法主要有：爆破致裂、水壓致裂，多用來提高煤巖體的冒放性、改善滲透性以及降低煤巖體局部范圍內的應力集中或實現強制放頂等。但是煤巖體作為一種存在著大量的節理裂隙、裂紋等缺陷的非均勻、非連續性體，注水致裂及浸潤過程爆炸與應力波在其中的傳播十分復雜。現有的煤巖體致裂只是研究耦合致裂方案設計，缺乏對耦合致裂過程中液體和爆破產生的氣體對裂紋擴展的影響的實際操作及研究。因此，現如今缺少一種煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂模擬實驗裝置及方法，對水力壓裂過程中液體是如何擴散的和爆破過程中產生的氣體是如何傳播的進行研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂模擬實驗裝置，其設計新穎合理，可通過相似模擬煤巖體分析實際待模擬的煤巖體液態介質傳導致裂和爆破過程中產生的氣態介質傳導致裂的影響，操作簡單，直觀有效，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：煤巖體氣液兩相流體介質傳導致裂模擬實驗裝置，其特征在于：包括煤巖體實驗平臺、液態流體介質傳導致裂機構和氣態流體介質傳導致裂機構，所述煤巖體實驗平臺包括計算機、實驗箱和設置在實驗箱內的相似模擬煤巖體，實驗箱的側壁和頂板上均安裝有用于向相似模擬煤巖體施加壓力的氣缸，氣缸通過氣缸驅動器由計算機控制，相似模擬煤巖體為立方體相似模擬煤巖體，所述立方體相似模擬煤巖體的邊緣位置處布設有多個用于監測立方體相似模擬煤巖體裂紋擴展情況的聲發射傳感器，所述立方體相似模擬煤巖體內預先埋設有數據檢測層，所述立方體相似模擬煤巖體的頂部中心位置處豎直向內開設有鉆孔，數據檢測層包括圍繞鉆孔中心對稱設置的多個傳感器組件，傳感器組件由用于檢測所述液態流體介質傳導致裂機構對所述立方體相似模擬煤巖體傳導致裂產生的壓力的壓力傳感器和用于檢測所述氣態流體介質傳導致裂機構對所述立方體相似模擬煤巖體傳導致裂產生的溫度的溫度傳感器組成，壓力傳感器、溫度傳感器和聲發射傳感器均與計算機進行數據通信；

所述液態流體介質傳導致裂機構包括向鉆孔內注入液體且用于調節所述液體壓力參數的注液機，所述液體為與所述立方體相似模擬煤巖體顏色不同的帶色液體，注液機與計算機進行通信；

所述氣態流體介質傳導致裂機構包括向鉆孔內填裝的炸藥、起爆所述炸藥的起爆器和用于采集所述立方體相似模擬煤巖體爆破氣體傳播擴散的情況的紅外熱像儀，紅外熱像儀與計算機進行通信；

計算機上連接有用于設定所述液態流體介質傳導致裂機構傳導致裂后裂隙發育時間的計時器、用于提示實驗人員裂隙發育充分的提示器和用于顯示氣液兩相流體介質傳導致裂的裂紋擴展情況的顯示器。