[發(fā)明專利]一種可調(diào)節(jié)壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010158904.2
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111141599B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王剛;劉義鑫;倪冠華;于巖斌;劉震;孫路路;黃啟銘;韓冬陽;劉志遠;秦相杰
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/12;G01N1/28
• 代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50240
• 代理人: 譚小容

1.一種可調(diào)節(jié)壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、試樣制備；

(1)、將原煤塊體切割成六面體，然后通過磨床進行加工，使其端面平整度為±0.02mm以內(nèi)；

(2)、利用鉆機，在試樣頂部中心鉆斜盲孔作為壓裂孔(15)；

步驟二、壓裂管的安裝；

選取外徑與壓裂孔(15)直徑相等，長度比壓裂孔(15)深度小8—12mm的壓裂管，并在壓裂管外壁均勻涂抹硅橡膠，將壓裂管沿壓裂孔(15)方向傾斜插入，通過硅橡膠密封壓裂管外壁與壓裂孔(15)內(nèi)壁之間的縫隙，然后在壓裂孔(15)口部安裝萬向密封接頭(16)；

步驟三、試樣在真三軸試驗測試裝置上安裝；

所述真三軸試驗測試裝置包括主機(A)、主機支撐組件(B)、滑軌(C)、滑軌支撐組件(D)和伺服油缸(E)，六套所述伺服油缸(E)布置在主機(A)外的上下、左右、前后方向，所述滑軌(C)在主機(A)下方前后延伸設(shè)置，且穿過主機(A)后通過滑軌支撐組件(D)支撐在地面上，所述主機(A)包括鑄造成型的整體環(huán)形框架(1)，所述整體環(huán)形框架(1)的前后兩側(cè)開孔，并在每個開孔位置外側(cè)配備有蓋板(2)，所述整體環(huán)形框架(1)和蓋板(2)圍成主機殼，主機內(nèi)腔用于放置試樣(3)，試樣(3)的上、下、左、右、前、后側(cè)外分別配備有試樣墊塊(4)，位于下側(cè)的所述試樣墊塊(4)下方設(shè)置有能在滑軌(C)上前后移動的試樣移動支架(5)；前后側(cè)的伺服油缸(E)下方均設(shè)置有能在滑軌(C)上前后移動的油缸移動支架(6)，所述蓋板(2)能隨著對應(yīng)側(cè)的伺服油缸(E)一起移動，上下左右側(cè)的伺服油缸(E)固設(shè)在整體環(huán)形框架(1)的對應(yīng)側(cè)外，伺服油缸(E)的活塞桿(7)前端居中位置處設(shè)置有載荷傳感器(8)，所述載荷傳感器(8)的前端穿過主機殼后安裝有壓頭(9)；

位于前、后、左、右的每個試樣墊塊(4)的內(nèi)壁上安裝有至少四個均勻分布的聲發(fā)射儀，將試樣放入六塊試樣墊塊(4)圍成的腔體內(nèi)并通過快鎖(14)組合安裝后再結(jié)合試樣墊塊(4)接縫處的棱邊密封膠密封成一個試樣密封墊，從而將試樣(3)密封其中；所述棱邊密封膠采用在需要密封的棱邊刷涂液態(tài)硅橡膠，待硅橡膠固化后便能實現(xiàn)試樣墊塊(4)之間的密封；

首先將試樣密封墊安裝在下壓頭上，再控制上壓頭下移與萬向密封接頭(16)安裝在一起，同時上壓頭與試樣密封墊上表面貼合，最后分別控制前、后、左、右四個壓頭移動，使對應(yīng)的壓頭分別貼合到試樣密封墊的對應(yīng)表面；

步驟四、施加三軸應(yīng)力；

通過前、后、左、右、上、下六個壓頭對試樣施加應(yīng)力至預(yù)定值；

步驟五、壓裂試驗；

打開聲發(fā)射儀，通過壓裂孔(15)對原煤試件注入高壓水進行水力壓裂，待水壓降低50％后，關(guān)閉壓裂孔(15)停止壓裂，記錄該過程中前、后、左、右、上、下六個壓頭的壓力與位移變化、聲發(fā)射信息以及流量信息；

步驟六、同組其它試驗；

更換原煤試件，改變鉆孔傾斜角度，或者改變?nèi)S壓力、注水速率，重復(fù)步驟一至步驟五；

步驟七、整理試驗數(shù)據(jù)。

2.按照權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法，其特征在于：所述試樣為正方體，試樣尺寸為200×200×200mm。

3.按照權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法，其特征在于：所述壓裂孔(15)孔徑為12mm，孔深為105mm。

4.按照權(quán)利要求3所述的可調(diào)節(jié)壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法，其特征在于：所述壓裂管長度為95mm。