[發(fā)明專利]一種縫高控制劑壓力阻礙效果測試裝置及測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010793385.7
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112067446A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程遠(yuǎn)方;薛明宇;黃娜;魏佳;李陽;鄒新舒;楊俊超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明涉及煤礦安全開采用水力致裂方法降低礦震等級技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種縫高控制劑壓力阻礙效果測試裝置及測試方法，測試裝置包括進(jìn)料管線、進(jìn)料閥門、實驗主機(jī)、底座、計算機(jī)、液壓數(shù)據(jù)傳輸線、液壓傳感器、液壓控制器、水箱、進(jìn)液管線、進(jìn)液閥門，實驗主機(jī)包括前壁板、后壁版、進(jìn)液口、進(jìn)料口、左固定槽、右固定槽、密封橡膠，進(jìn)行實驗時實驗主機(jī)組裝固定后放置在底座上，液壓傳感器通過液壓數(shù)據(jù)傳輸線與計算機(jī)相連接，液壓控制器連接在計算機(jī)與進(jìn)液管線之間，本發(fā)明可用于實驗室評價裂縫縫高控制劑在不同實驗條件下的壓力阻礙效果，為巨厚層壓裂現(xiàn)場作業(yè)中不同工況下縫高控制劑的選型以及用量提供基礎(chǔ)依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦安全開采用水力致裂方法降低礦震等級技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種縫高控制劑壓力阻礙效果測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)

在煤礦開采過程中，若在采空區(qū)后方懸露的巨厚巖層頂板超過一定面積，在頂板巖石的力學(xué)特性以及其垮斷周期的影響下，會改變采場應(yīng)力的分布狀態(tài)，誘發(fā)頂板沖擊地壓繼而引發(fā)礦震等嚴(yán)重威脅煤礦安全開采的地質(zhì)災(zāi)害。理論研究表明利用水力壓裂技術(shù)對巨厚巖層頂板進(jìn)行處理能夠在頂板中形成裂縫，破壞巨厚巖層的完整性，降低地層破壞前的彈性變形能，進(jìn)而避免因大面積巨厚巖層懸露引發(fā)的一系列地質(zhì)災(zāi)害。但在現(xiàn)場實踐中發(fā)現(xiàn)，在部分地區(qū)，巨厚巖層頂板上方?jīng)]有能夠阻礙裂縫在垂直方向上擴(kuò)展的隔擋層。這種情況可能導(dǎo)致壓裂過程中水力裂縫易于沿垂直方向擴(kuò)展，水平方向擴(kuò)展能力弱、很難覆蓋整個工作面，降低了壓裂效果。

為了解決上述問題，在壓裂作業(yè)時將密度較低的縫高控制劑混入壓裂液中注入裂縫。由于縫高控制劑低密度，能夠在裂縫內(nèi)上浮、聚集，形成具有一定高度的顆粒體作為人工隔擋層。該顆粒體能夠使水力裂縫尖端的流體壓力迅速衰減，從而減緩裂縫在垂直方向上的擴(kuò)展速度，利于裂縫在水平方向上擴(kuò)展從而達(dá)到所需的壓裂規(guī)模。但是由于施工作業(yè)的不可重復(fù)性和難監(jiān)測性，很難在現(xiàn)場對縫高控制劑的效果進(jìn)行評價。因此，本發(fā)明提供一種縫高控制劑壓力阻礙效果測試裝置及測試方法對縫高控制劑的壓力阻礙能力進(jìn)行評價，為現(xiàn)場作業(yè)中縫高控制劑的選型以及用量提供基礎(chǔ)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決當(dāng)前施工作業(yè)中縫高控制劑的降阻效果難檢測的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種縫高控制劑壓力阻礙效果測試裝置及測試方法，解決巨厚巖層頂板進(jìn)行壓裂作業(yè)時使用縫高控制劑的壓力阻礙作用效果的評價問題。

一種縫高控制劑壓力阻礙效果測試裝置，所述測試裝置包括進(jìn)料管線、進(jìn)料閥門、實驗主機(jī)、底座、計算機(jī)、液壓數(shù)據(jù)傳輸線、液壓控制器、水箱、進(jìn)液管線和進(jìn)液閥門，所述實驗主機(jī)放置在底座上且由前壁板、后壁板、左固定槽、右固定槽、進(jìn)液口、進(jìn)料口、液壓傳感器、固定螺栓和密封橡膠組成，所述的前壁板和后壁板通過固定螺栓與所述左固定槽和右固定槽固定連接形成實驗主機(jī)內(nèi)腔，多個所述液壓傳感器豎向布置在所述后壁板上且通過液壓數(shù)據(jù)傳輸線與計算機(jī)連接，所述的計算機(jī)能夠自動識別并錄取不同高度處液壓傳感器的液壓值，所述密封橡膠緊貼實驗主機(jī)內(nèi)腔上下左右四個面設(shè)置，所述水箱、進(jìn)液管線、進(jìn)液閥門和進(jìn)液口依次連接，所述液壓控制器連接在所述計算機(jī)與進(jìn)液管線之間且所述計算機(jī)、液壓控制器、進(jìn)液管線、進(jìn)液閥門和進(jìn)液口依次連接，所述縫高控制劑通過進(jìn)料口注入實驗主機(jī)，所述壓裂液通過進(jìn)液口注入實驗主機(jī)。

進(jìn)一步地，所述密封橡膠兩側(cè)緊貼所述前壁板和后壁板，且所述密封橡膠與實驗主機(jī)內(nèi)腔的左、右、上、下壁面緊貼。

進(jìn)一步地，多個所述液壓傳感器中的一個設(shè)置在后壁板的最底部作為基準(zhǔn)液壓傳感器，其余液壓傳感器在基準(zhǔn)液壓傳感器的上部進(jìn)行加密布置。

進(jìn)一步地，根據(jù)需要模擬的裂縫的寬度、高度和長度，選擇相匹配規(guī)格的左固定槽、右固定槽、前壁板和后壁板以及尺寸相匹配的密封橡膠。

進(jìn)一步地，所述進(jìn)料口設(shè)置在實驗主機(jī)的頂端，所述進(jìn)液口設(shè)置在實驗主機(jī)的下部側(cè)壁上。

一種縫高控制劑壓力阻礙效果的測試方法所述測試方法包括以下步驟：