[發明專利]一種模擬頁巖氣層內環境狀態加溫加壓試驗裝置及模擬方法

在審

• 申請號: 201810019618.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN107907664A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 黎強
• 申請（專利權）人: 四川華川工業有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及頁巖氣層內爆炸壓裂專用炸藥研制及其綜合性能評價研究領域，特別是一種模擬頁巖氣層內環境狀態加溫加壓試驗裝置及模擬方法。

背景技術

中國頁巖氣資源非常豐富，頁巖氣層內爆炸壓裂開采是當前頁巖氣開發的熱門技術，對頁巖氣層的環境模擬為巖氣層內爆炸壓裂專用炸藥研制的基礎。國內較早從事過油氣井層內爆炸壓裂研究的單位，建立了層內爆炸壓裂炸藥綜合性能測試模擬實驗裝置并有研究文獻報道。其主要原理建立一個大的高溫高壓環境，模擬試驗在大容器內進行。這樣裝置一般占地面積大，設備設資大，使用維護成本高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種結構緊湊、成本低、試驗溫度及壓力可調、溫度及壓力調節方便、操作簡單、安全可靠的模擬頁巖氣層內環境狀態加溫加壓試驗裝置及模擬方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種模擬頁巖氣層內環境狀態加溫加壓試驗裝置，它包括裝藥室及起爆裝置、加壓裝置和手動試壓泵，所述裝藥室及起爆裝置包括裝藥管、傳爆座、壓藥活塞桿、管座、雷管座和端蓋，裝藥管內從左往右順次開設有傳爆座安裝孔、腰形孔和導向孔，導向孔內滑動安裝有壓藥活塞桿，裝藥管的左端部順次連接有端蓋和雷管座，雷管座內設置有火焰雷管和管座，管座內設置有電點火管，傳爆座安裝孔內設置有傳爆座，傳爆座的左右端部均開設有左腔室和右腔室，左右腔室通過隔板隔開，左腔室與雷管座導通，右腔室與腰形孔導通，左腔室和右腔室中均設置有炸藥，所述裝藥管的外部纏繞有加熱帶，裝藥管的外部加裝有溫度探頭，溫度探頭與溫控箱連接；所述加壓裝置包括本體、導向套、芯桿、荷重和活塞，本體內開設有水平設置的臺階孔，本體的左側固設有側板，側板將臺階孔的大孔封閉，本體的右側設置有連通臺階孔小孔的接頭，導向套固設于本體的頂部，導向套內連通臺階孔小孔的通孔，通孔內間隙配合有芯桿，芯桿向上貫穿導向套設置且其頂部固設有荷重，活塞設置于臺階孔的大孔內；所述手動試壓泵的出口與接頭經管道連接；所述裝藥室及起爆裝置的裝藥管設置于側板上，壓藥活塞桿伸入于臺階孔的大孔中且位于活塞的左側。

所述雷管座與端蓋之間連接有螺釘。

所述傳爆座的柱面上開設有環形槽，環形槽內設置有密封圈。

所述壓藥活塞桿上套有位于導向孔內的密封圈。

所述手動試壓泵與接頭之間連接有截止閥和壓力表。

所述本體的底部設置有螺塞。

所述試驗裝置模擬頁巖氣層內環境狀態加溫加壓的方法，它包括以下步驟：

S1、模擬高壓時，通過手動試壓泵反復拉壓手柄，手動試壓泵壓出水，水順次通過管道、接頭進入臺階孔小孔內，水的壓力作用于芯桿下端部，芯桿向上給荷重施軸向力，同時水壓作用于活塞端面上，活塞沿臺階孔向左移動并抵壓在壓藥活塞桿上，從而在腰形孔內形成壓力，壓力又作用于右腔室內的炸藥上；隨著手動試壓泵繼續注水，當水壓力通過芯桿向荷重施加的力等于荷重的自身重力時，荷重豎直向上勻速移動，從而使導向孔內壓力穩定，同時腰形孔內的壓力也穩定，此時只需改變荷重的重量就能夠調整腰形孔內壓力，且壓力調節范圍0～200MPa；

S2、在溫控箱中設定試驗所需的溫度，向加熱帶通電，加熱帶將裝藥管加熱，從而使腰形孔內溫度升高，同時溫度探頭實時將溫度信號轉換為電信號傳遞給溫控箱，當溫度到達設定溫度時，停止給加熱帶通電，溫度調節范圍從室溫到200℃以內；

S3、起爆傳爆：通過管座內的電點火管發火以點燃雷管座中的火焰雷管，火焰雷管起爆左腔室內炸藥的起爆，炸裂隔板后引爆右腔室內的炸藥，因此能夠在不同溫度條件下、不同壓力條件下實現炸藥的起爆，同時模擬頁巖氣層內環境狀態的加溫和加壓。

本發明具有以下優點：本發明結構緊湊、成本低、試驗溫度及壓力可調、溫度及壓力調節方便、操作簡單、安全可靠。

附圖說明

圖1 為本發明的結構示意圖；

圖2 為裝藥室及起爆裝置的結構示意圖；

圖3 為裝藥管的結構示意圖；

圖4 為圖3的右視圖；

圖5 為傳爆座的結構示意圖；

圖6 為加壓裝置的結構示意圖；

圖中，1-裝藥室及起爆裝置，2-加壓裝置，3-手動試壓泵，4-裝藥管，5-傳爆座，6-壓藥活塞桿，7-管座，8-雷管座，9-端蓋，10-傳爆座安裝孔，11-腰形孔，12-導向孔，13-炸藥，14-本體，15-導向套，16-芯桿，17-荷重，18-活塞，19-臺階孔，20-側板，21-接頭，22-螺釘，23-環形槽，24-密封圈。