[實(shí)用新型]一種用于高溫高壓三軸及水力壓裂試驗(yàn)的巖心試驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821940986.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209784080U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張延軍;高雪峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/18
• 分類號(hào): G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 22201 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張巖;王立文

本實(shí)用新型涉及一種用于高溫高壓三軸及水力壓裂的巖心試驗(yàn)裝置，由頂部錐形螺紋堵頭、拆卸輔助孔、O型密封圈、活動(dòng)式螺栓圈、筒體、頂部墊塊、加熱電阻絲、腔體、巖樣、高彈橡膠套筒、底部墊塊、斯特封、軸向柱塞、軸向螺紋導(dǎo)軌、導(dǎo)油孔、中心導(dǎo)水孔、冷凝管、隔熱保護(hù)層、換熱冷卻室、伺服液壓機(jī)、螺栓、約束槽、高壓四通閥、水壓泵、圍壓泵、升降控制器、油箱、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和高壓球閥構(gòu)成。該試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆卸方便，密封性能良好，可快速更換巖心，可根據(jù)科研、生產(chǎn)要求在各種溫度、壓力條件下進(jìn)行不同的巖心力學(xué)性質(zhì)測(cè)試，包括用于巖心三軸試驗(yàn)和水力壓裂試驗(yàn)，工作高效可靠。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種試驗(yàn)裝置，具體涉及一種用于高溫高壓三軸及水力壓裂的巖心試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

干熱巖作為一種新興的能源，具有儲(chǔ)量大、分布范圍廣、清潔無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛的引起了科研人員的關(guān)注。但是，因?yàn)楦蔁釒r埋深大，儲(chǔ)層滲透率低，地應(yīng)力高，使得干熱巖的熱能交換變得復(fù)雜。因此，往往需要進(jìn)行儲(chǔ)層刺激，即通過(guò)鉆孔向深部干熱巖巖體注入高壓流體，使裂隙發(fā)生剪切破壞或張拉破壞，以此形成張開(kāi)度更大、裂縫半徑更長(zhǎng)、滲透率更高的人工改造儲(chǔ)層，提高深部干熱巖熱能開(kāi)采效率。然而，若想進(jìn)一步闡明深部巖體的水力壓裂機(jī)制和三軸應(yīng)力狀態(tài)下的破壞機(jī)制，必須進(jìn)行室內(nèi)模擬高溫高壓水力壓裂及三軸巖心試驗(yàn)，從而獲得巖心各項(xiàng)物理性質(zhì)參數(shù)，以此反映深部地下巖體的相關(guān)特性。由此，相應(yīng)的試驗(yàn)裝置相繼被研發(fā)出來(lái)用于開(kāi)展模擬試驗(yàn)。

目前，對(duì)于模擬巖心在高溫高壓條件下的水力壓裂和三軸試驗(yàn)，關(guān)鍵技術(shù)在于試驗(yàn)裝置的密封性和便捷性。試驗(yàn)裝置的密封性關(guān)系到模擬高壓條件的準(zhǔn)確度，密封性良好的試驗(yàn)裝置不僅能滿足深部地下巖體的壓力條件，而且能提高試驗(yàn)的完成效率；由于試驗(yàn)條件的高溫高壓要求，試驗(yàn)裝置的便捷性在很大程度上受到限制，既要考慮耐高溫，又要考慮耐高壓，使得大部分相關(guān)試驗(yàn)儀器拆卸過(guò)程復(fù)雜，高溫油冷卻時(shí)間長(zhǎng)，試驗(yàn)周期緩慢。為此，有必要設(shè)計(jì)一種高效、快捷的高溫高壓巖心試驗(yàn)裝置來(lái)完成相關(guān)測(cè)試工作。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于高溫高壓三軸及水力壓裂的巖心試驗(yàn)裝置，可實(shí)現(xiàn)巖心試驗(yàn)樣品快速更換，高溫油體快速冷卻，縮短巖心試驗(yàn)周期，提高工作效率，根據(jù)需求完成高溫高壓條件下巖心三軸和水力壓裂試驗(yàn)測(cè)試。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于高溫高壓三軸及水力壓裂的巖心試驗(yàn)裝置，由頂部錐形螺紋堵頭、拆卸輔助孔、 O型密封圈、活動(dòng)式螺栓圈、筒體、頂部墊塊、加熱電阻絲、腔體、巖樣、高彈橡膠套筒、底部墊塊、斯特封、軸向柱塞、軸向螺紋導(dǎo)軌、導(dǎo)油孔、導(dǎo)水孔、冷凝管、隔熱保護(hù)層、換熱冷卻室、伺服液壓機(jī)、螺栓、約束槽、高壓四通閥、水壓泵、圍壓泵、升降控制器、油箱、計(jì)算機(jī)和高壓球閥構(gòu)成。

所述螺紋堵頭、筒體以及軸向柱塞圍成腔體，腔體內(nèi)充滿二甲基硅油。螺紋堵頭通過(guò)錐形螺紋與筒體連接，具體為螺紋堵頭四周澆筑四個(gè)約束槽，活動(dòng)式螺栓圈通過(guò)過(guò)盈配合嵌套在筒體上，并通過(guò)與其相連的四個(gè)螺栓配合束槽約束螺紋堵頭。拆卸輔助孔澆筑在螺紋堵頭上。螺紋堵頭封堵在腔體上部，其中心設(shè)有與高壓球閥相連的導(dǎo)水孔，用以提供水壓通道和導(dǎo)出水流。邊緣開(kāi)設(shè)導(dǎo)油孔，其上還澆筑有拆卸輔助孔；高壓球閥分別與水壓泵和油箱相連，油箱還與冷凝管和連接圍壓泵的高壓四通閥相連。所述冷凝管為盤管，直徑在之間，呈環(huán)形串聯(lián)在換熱冷卻室內(nèi)，通過(guò)管線與筒體連接，讓筒體中油液進(jìn)入到冷凝管中進(jìn)行冷卻。

所述筒體頂部平臺(tái)面上設(shè)有兩個(gè)O型橡膠圈，下部開(kāi)口內(nèi)環(huán)壁面設(shè)有雙排配合軸向柱塞封堵腔體下部的斯特封，筒體內(nèi)設(shè)有加熱電阻絲，其按多排梅花樁式排布在筒體內(nèi)，加熱電阻絲與溫度傳感器相連。筒體分別與螺紋軸向?qū)к墶⒗淠堋⑺畨罕煤蛧鷫罕孟噙B。圍壓泵、水壓泵分別與壓力傳感器相連。所述筒體由大剛度剛材制成，其下端口設(shè)有四個(gè)外凸塊體，塊體中心設(shè)有螺紋孔，筒體通過(guò)螺紋孔連接在軸向螺紋導(dǎo)軌上，筒體通過(guò)軸向螺紋導(dǎo)軌控制上升下降。軸向螺紋導(dǎo)軌頂端設(shè)有凸塊，且有四條大剛度導(dǎo)軌柱，其中對(duì)角兩條為螺紋柱，另外對(duì)角線的兩條為約束柱。