[發明專利]一種可制備多種尺寸水力壓裂實驗人造試樣的裝置及方法

有效

• 申請號: 201811566526.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109387414B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 李連崇;姚魯建;牟文強;翟明洋;王四戌;李志超
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明公開了一種可制備多種尺寸水力壓裂實驗人造試樣的裝置及方法。該裝置包括可調支座、主體框架、旋轉推桿、旋轉推桿插座、彈簧掛鉤孔、彈簧、扳手、模型擋板、模型長寬刻度線、模型高度刻度線、透明玻璃板、水準儀、滾輪。制備水力壓裂實驗人造試樣時，先將整體裝置調至水平位置；再用模型擋板上的模型長寬刻度線來確定位置，通過旋轉推桿以及扳手，將模型擋板調至指定位置；然后，在三塊模型擋板以及主體框架所圍成的區域內注入混凝土，通過透明玻璃板觀察混凝土高度，當達到目標高度時，停止注入；最后，通過旋轉推桿以及扳手松開模型擋板，將水力壓裂實驗人造試樣取出。本裝置可精確制作多種尺寸的水力壓裂實驗人造試樣，結構調節靈活。

技術領域

本發明屬于石油水力壓裂技術領域，涉及一種水力壓裂實驗人造試樣制備裝置及其使用方法，尤其是一種可以精確制作多種尺寸的水力壓裂實驗人造試樣制備裝置。

背景技術

隨著國家優質油氣田的開采殆盡，石油工作者逐漸將目光放在了那些品質不好的難動用塊區上，以及非常規油氣藏。然而這些塊區和油藏滲透率低下，要想獲得經濟效益，進行商業開采，必須要進行水力壓裂。

由于深部地層的水力壓裂是一個十分復雜的物理過程，由水力壓裂所產生的裂縫的實際形態難以直接觀察，因此對水力裂縫的擴展機制以及影響裂縫擴展規律的因素的認識是非常有限的。而水力壓裂物理模擬實驗恰好提供了認識裂縫擴展機制的有效途徑。

天然的巖石試樣位于地殼深部，不易采集，經濟成本大，并且在切割和鉆孔的過程中都會造成人為損傷產生新的裂縫，影響最終結果的準確性。而人工試樣可以成為很好的替代品，并且成本比天然試樣更低廉。而水力壓裂試驗機多種多樣，對人工試樣的尺寸要求也不盡相同，有待于出現一種可以制作多種尺寸水力壓裂實驗人造試樣的裝置。

發明內容

本發明為了克服現有技術的不足，提供一種精準制作做多種尺寸的水力壓裂實驗人造試樣裝置，在水力壓裂室內實驗中，研究人員可以根據不同的實驗需要以及試驗機型號來選擇制作不同尺寸的人造試樣。避免了多個模型模具浪費實驗室空間以及材料。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是，一種可制備多種尺寸水力壓裂實驗人造試樣的裝置，包括可調支座、主體框架、三個旋轉推桿、三個旋轉推桿插座、彈簧掛鉤孔、三組彈簧、扳手、三塊模型擋板、模型長寬刻度線、模型高度刻度線、透明玻璃板、水準儀、滾輪；所述的主體框架中的一面與三塊模型擋板共同構成了一個四面緊密連接的空間；所述的主體框架的另外三面上各設置一個旋轉推桿插孔，旋轉推桿插孔的中軸線與所在側面垂直，旋轉推桿插孔的內部螺紋與旋轉推桿的外部螺紋相吻合，旋轉推桿通過與旋轉推桿插孔螺紋連接安裝到主體框架上；所述主體框架的底座四個角上設有四個可調支座，底座上可調支座插孔的內部螺紋與可調支座的外部螺紋相吻合，可調支座通過可調支座插孔安裝到主體框架上，四個可調支座插孔中軸線與主體框架的底座垂直，用于調節主體框架高度及水平狀態；所述的主體框架上設有水準儀，用于核對整體裝置是否處于水平狀態；所述的主體框架的一側面設有透明玻璃板，用于觀察水力壓裂實驗人造試樣的高度；透明玻璃板上設有模型高度刻線，用于確定水力壓裂實驗人造試樣的高度；所述的旋轉推桿上設有扳手插孔，用以將扳手固定在旋轉推桿上，扭轉扳手推進旋轉推桿；所述的每個旋轉推桿插座上設有四個滾輪、一個彈簧掛鉤孔和一個旋轉推桿接口；旋轉推桿接口允許對應的旋轉推桿在其中自由轉動，并且旋轉推桿接口的中軸線垂直于旋轉推桿插座；每組彈簧的兩端分別連接在模型擋板和旋轉推桿插座上的兩個彈簧掛鉤孔上，作用為保證模型擋板之間，以及模型擋板與主體框架之間始終處于密閉狀態；所述的模型擋板上設有模型長寬刻度線、一個彈簧掛鉤孔以及兩個旋轉推桿插座軌道；所述的旋轉推桿插座軌道允許滾輪在其內部自由滾動。

優選地，所述的主體框架的四個側面及底面應有足夠的光滑度，平整度，剛度。

優選地，所述的主體框架的四個側面應與主體框架的底面，以及主體框架的四個側面之間應足夠垂直。

優選地，所述的三個旋轉推桿插孔中軸線應與主體框架的三個側面足夠垂直。