[實用新型]一種三軸多裂紋水力壓裂實驗裝置

有效

• 申請號: 201821964475.2
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN209145580U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 張樹翠;孫可明;辛利偉;張欣剛;廉蒙蒙
• 申請（專利權）人: 安陽工學院
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所(普通合伙) 41116
• 代理人: 楊紅軍

本申請公開一種三軸多裂紋水力壓裂實驗裝置，包括壓力倉、液壓加載裝置、注水系統，壓力倉包括三軸腔腔體，三軸腔腔體內的三個側面固定加載裝置，加載裝置固定加載板，對試樣施加三向載荷，模擬三軸不同地應力場的多裂紋水力壓裂，采用氣動增壓雙泵提供恒流模式的壓裂液注入實現水力壓裂作業。三軸腔腔體前側固定觀察窗，采用高強度透明亞克力板材料，通過多通道信息記錄儀和視頻成像儀實現水力壓裂實驗的實時監控，同時采用聲發射信號監測系統監測裂紋。通過對壓裂液的壓力、液壓加載裝置的壓力記錄信息、聲發射監測信息以及壓裂過程錄像的匯總分析可以得出水力壓裂過程中應力與注水壓力變化規律以及裂紋擴展規律。

技術領域

本實用新型涉及室內多裂紋水力壓裂實驗技術領域，具體涉及一種在三維地應力場下，可以模擬不同發育構造儲層的多裂紋水力壓裂的實驗裝置。

背景技術

水力壓裂技術是一項重要的油氣藏儲層改造增產技術，在我國發展已有五十余年，隨著近年來非常規油氣資源如致密氣、煤層氣及頁巖氣等的開發，水力壓裂增產技術已成為非常規油氣資源開采的主要技術手段，其中水平井多級壓裂是目前壓裂效率最高的壓裂方式。多級壓裂不同于常規的單縫壓裂，裂縫內部注水壓力對周圍產生的誘導應力相互疊加，使縫間的應力場發生顯著改變，導致裂縫的擴展偏離單縫壓裂方向。研究不同裂紋條數、不同間距等壓裂設計參數下裂紋擴展規律對多裂紋壓裂方案優化起著至關重要的作用。由于壓裂現場測試檢測成本過高，室內實驗作為現場施工的前期研究工作，選取真實儲層原巖或者制作真實儲層的相似材料模型，開展多裂紋水力壓裂實驗是研究多裂紋壓裂下裂紋擴展規律的重要手段。因此，有必要設計一種三軸多裂紋水力壓裂實驗系統，用來進行復雜地質儲層的多裂紋水力壓裂實驗研究。

發明內容

為了克服上述已有技術的不足，本實用新型提供一種三軸多裂紋水力壓裂實驗裝置及方法，為三維復雜儲層水力壓裂室內實驗研究提供平臺，可實現1200mm×500mm×500mm的原巖樣本或相似材料試樣的真三軸多裂紋水力壓裂實驗及裂紋擴展狀態的多手段監測。

為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：一種三軸多裂紋水力壓裂實驗裝置，包括壓力倉1、注水系統2、壓力傳感器組5、信息采集系統，信息采集系統包括多通道信息記錄儀4、八通道聲發射信號監測設備6、信號探頭；

所述的壓力倉1包括三軸腔腔體101、觀察窗102、后加載板104、上加載板105、左加載板106、液壓加載裝置一、液壓加載裝置二、液壓加載裝置三，所述的三軸腔腔體101為中空、僅前側面開放的方形腔體；

所述的三軸腔腔體101的前側面固定觀察窗102，三軸腔腔體101的內側頂部、后側、右側分別固定液壓加載裝置一、液壓加載裝置二、液壓加載裝置三，所述的液壓加載裝置一、液壓加載裝置二、液壓加載裝置三的壓力輸出部分分別固定上加載板105、后加載板104、左加載板106，上加載板105、后加載板104、左加載板106對試樣的上側、后側、左側進行施壓來固定試樣和提供壓力，試樣位于上加載板105、后加載板104、左加載板106與三軸腔腔體101形成的空間內；

所述的觀察窗102上設置有一個或一個以上的前后方向貫穿的井孔103；

所述的注水系統2包括動力源201、水箱202、氣動增壓雙泵203、儲液腔208、模擬注液筒213、電磁控制閥門214，動力源201通過管路與氣動增壓雙泵203連接，水箱202通過管路與氣動增壓雙泵203的吸入口連接，所述的儲液腔208底部設置有注液孔209，頂部固定腔蓋205，腔蓋205上設置有出液孔204，氣動增壓雙泵203的輸出口通過管路與儲液腔208底部設置的注液孔209連接，儲液腔208內有添加了示蹤劑的液壓油作為壓裂液206和蒸餾水207，液壓油密度小于蒸餾水207，壓裂液206位于蒸餾水207的上方且互不相溶，出液孔204通過管路與模擬注液筒213連接，所述的注液筒213利用穿過井孔103的管路與井筒連接，且注液筒213與井筒連接的管路上均設置有電磁控制閥門214，電磁控制閥門214通過線路連接有控制開關，井筒固定在試樣的孔內；