[發(fā)明專利]顆粒試件水力壓裂裂隙擴(kuò)展可視化的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010586472.5 | 申請(qǐng)日： | 2020-06-24 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111707555B | 公開(kāi)（公告）日： | 2023-05-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 胡千庭;張躍兵;李全貴;梁運(yùn)培;鄧羿澤;武文賓;宋明洋;姜志忠;胡良平;凌發(fā)平 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 重慶大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N3/12 | 分類號(hào)： | G01N3/12;G01N15/08;G01N1/36 |
| 代理公司： | 重慶大學(xué)專利中心 50201 | 代理人： | 唐開(kāi)平 |
| 地址： | 400044 *** | 國(guó)省代碼： | 重慶;50 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 顆粒 水力 裂隙 擴(kuò)展 可視化 實(shí)驗(yàn) 方法 裝置 | ||
1.顆粒試件水力壓裂裂隙擴(kuò)展可視化的實(shí)驗(yàn)方法，其特征是，包括以下步驟：
步驟1、制備透明顆粒試件，具體按以下步驟：
步驟11）、將粒徑為0.1~3mm的透明顆粒倒入顆粒試件成型箱，上金屬板壓實(shí)透明顆粒后，固定上金屬板；
步驟12）、取掉上金屬板上的所有塑料螺釘，把定量的透明粘結(jié)液倒入殼體方形筒內(nèi)，并插入活動(dòng)塊；
步驟13）、輕輕按壓活動(dòng)塊，使其緩慢向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)透明粘結(jié)液，直至活動(dòng)塊降到指定位置且下金屬板透氣孔中滲出透明粘結(jié)液；
步驟14）、待試件固定成型后，將試件壓出顆粒試件成型箱；
步驟2、真三軸水力壓裂可視化實(shí)驗(yàn)
該可視化實(shí)驗(yàn)所使用的實(shí)驗(yàn)裝置為真三軸水力壓裂裝置，包括可視化加載裝置（9）、壓裂泵（10）、液壓加載裝置（11）和聲發(fā)射監(jiān)測(cè)裝置（14）；所述可視化加載裝置（9）包括有三軸向的固定壓頭a1、固定壓頭b1、固定壓頭c1和活動(dòng)壓頭a2、活動(dòng)壓頭b2、活動(dòng)壓頭c2，每一軸向上的固定壓頭正對(duì)活動(dòng)壓頭；
所述固定壓頭和活動(dòng)壓頭內(nèi)部留有空腔（16），空腔壁開(kāi)有小孔（17），小型高清攝像頭（12）和光源（13）正對(duì)地分裝在固定壓頭和活動(dòng)壓頭的空腔（16）內(nèi)，空腔口緊密嵌入耐高壓的透明玻璃承壓板（19），透明承壓板（19）的內(nèi)腔壁上固定有聲發(fā)射探頭（18），小型高清攝像頭（12）和光源（13）的引線穿過(guò)小孔（17）與控制接收器（15）相連接，聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的聲發(fā)射探頭（18）連線穿過(guò)小孔（17），上部活動(dòng)壓頭b2的透明承壓板上留有壓裂用的管道；壓裂泵（10）中的壓裂液填有顏色染色劑，經(jīng)過(guò)上部活動(dòng)壓頭b2的管道與壓裂管道（20）相連；所述活動(dòng)壓頭由液壓加載裝置（11）驅(qū)動(dòng)；
真三軸水力壓裂可視化實(shí)驗(yàn)，按以下步驟：
步驟21）、將試件裝入真三軸壓裂裝置中，在試件的壓裂孔處預(yù)埋壓裂液管線，并用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行封固；
步驟22）、控制接收器控制小型高清攝像頭和光源的狀態(tài)，調(diào)整至攝像圖像清晰，聲發(fā)射連接正常；
步驟23）、對(duì)試件進(jìn)行三軸應(yīng)力加載，依次從最小水平主應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力和垂直應(yīng)力逐級(jí)加載，間隔穩(wěn)定適當(dāng)時(shí)間，保證試件加載均勻；
步驟24）、壓裂泵中壓裂液添加顏色染色劑，通過(guò)壓裂管道向試件內(nèi)注入；
步驟25）、觀看拍攝壓裂過(guò)程中顏色液體的軌跡和裂隙擴(kuò)展的過(guò)程，當(dāng)裂隙貫穿試件時(shí)，關(guān)閉壓裂泵；
步驟26）、關(guān)閉聲發(fā)射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，卸載三軸應(yīng)力，隨后關(guān)閉控制接收器所控制的小型高清攝像頭和光源并取出試件，獲得水力壓裂裂隙擴(kuò)展的物理模型；
步驟3、保存水力壓裂試驗(yàn)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括利用拍攝的視頻、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)結(jié)果和泵壓—時(shí)間曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒試件水力壓裂裂隙擴(kuò)展可視化的實(shí)驗(yàn)方法，其特征是：所述透明顆粒為玻璃鋼顆?；蛱沾赏该黝w粒；所述透明粘結(jié)液為透明環(huán)氧樹(shù)脂液。
3.一種實(shí)施權(quán)利要求1或2所述實(shí)驗(yàn)方法步驟1的實(shí)驗(yàn)裝置，該實(shí)驗(yàn)裝置為顆粒試件成型箱，其特征是：包括殼體（1）、上金屬板（2）、下金屬板（3）、活動(dòng)塊（4）和壓裂孔預(yù)制柱（5）；殼體（1）為方形筒體，殼體底部為金屬螺釘固定的下金屬板（3），下金屬板面開(kāi)有透氣孔，透氣孔的孔徑小于顆粒半徑，孔間距小于顆粒半徑；下金屬板（3）中心位置豎直固定有壓裂孔預(yù)制柱（5）；殼體（1）的四個(gè)側(cè)面按規(guī)格尺寸在距離下金屬板（3）對(duì)應(yīng)的高度位置開(kāi)有殼體螺紋孔（6），上金屬板（2）通過(guò)金屬螺釘（8）固定在殼體布設(shè)的殼體螺紋孔（6）位置，上金屬板面設(shè)有漏液孔，漏液孔的孔徑大于顆粒直徑，孔間距小于顆粒半徑，塑料螺釘（7）填堵漏液孔中，活動(dòng)塊（4）的尺寸小于殼體的內(nèi)口，活動(dòng)塊（4）插進(jìn)或抽出殼體方形筒。
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