[實(shí)用新型]一種水力壓裂后應(yīng)力重分布測(cè)試設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202222140162.8
• 申請(qǐng)日: 2022-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN217783479U
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭強(qiáng);閆晉;郝少偉;王保玉;王瑞;倪小明;趙彥偉;蘇二磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山西潞安金源煤層氣開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司;河南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B47/00
• 分類(lèi)號(hào): E21B47/00;E21B47/07;E21B47/14;E21B43/26
• 代理公司: 鄭州豫開(kāi)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰;田文舉

一種水力壓裂后應(yīng)力重分布測(cè)試設(shè)備，包括樣品箱、第一底座、膠合劑注入裝置、地應(yīng)力模擬加載裝置、水力壓裂模擬裝置、若干個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元和計(jì)算機(jī)控制臺(tái)，第一底座設(shè)置在地應(yīng)力模擬加載裝置的中底部，樣品箱固定安裝在第一底座上，膠合劑注入裝置與樣品箱通過(guò)膠合劑輸出管連接，水力壓裂模擬裝置設(shè)置在地應(yīng)力模擬加載裝置的一側(cè)，各個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元分別安裝在樣品箱的四側(cè)面上，計(jì)算機(jī)控制臺(tái)分別與各個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元信號(hào)連接。本實(shí)用新型可模擬不同儲(chǔ)層巖性組合、不同水力壓裂參數(shù)、不同地應(yīng)力參數(shù)條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)，可耦合得出不同條件下水力壓裂過(guò)程中樣品的應(yīng)力重分布規(guī)律，為水力壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化提供支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及煤層氣開(kāi)采水力壓裂試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及一種水力壓裂后應(yīng)力重分布測(cè)試設(shè)備。

背景技術(shù)

我國(guó)煤儲(chǔ)層低滲的特點(diǎn)決定了地面開(kāi)發(fā)煤層氣需要進(jìn)行儲(chǔ)層改造。水力壓裂是目前常用的儲(chǔ)層改造方式之一。進(jìn)行水力壓裂營(yíng)造裂縫時(shí)，局部應(yīng)力場(chǎng)會(huì)發(fā)生改變，這種改變可能會(huì)造成某些地區(qū)應(yīng)力釋放，某些地區(qū)應(yīng)力集中。當(dāng)這些應(yīng)力集中的部位在地面煤層氣開(kāi)發(fā)時(shí)不能得到充分釋放時(shí)，井下采煤時(shí)，在瓦斯壓力、地應(yīng)力及內(nèi)部和外部應(yīng)力差作用下，可能出現(xiàn)局部的瓦斯突然釋放的現(xiàn)象。

為了得出水力壓裂后應(yīng)力場(chǎng)的重分布狀態(tài)，研究者們通過(guò)數(shù)值模擬軟件，通過(guò)模擬壓裂后裂縫的長(zhǎng)度、寬度，從損傷的角度對(duì)應(yīng)力釋放量進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)煤儲(chǔ)層較均質(zhì)時(shí)，模擬結(jié)果具有一定的可靠性；當(dāng)煤儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)時(shí)，由于裂縫的形態(tài)相對(duì)比較復(fù)雜，模擬結(jié)果與實(shí)際結(jié)果往往出入較大。光纖光柵鉆孔應(yīng)力計(jì)法是通過(guò)把鉆孔周?chē)后w破壞的應(yīng)變量轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，動(dòng)態(tài)顯示煤巖體應(yīng)力大小，這種方法無(wú)法對(duì)地面水力壓裂進(jìn)行測(cè)試，只能對(duì)井下鉆孔周?chē)簬r體進(jìn)行測(cè)試。采用井下應(yīng)變片法測(cè)試的也僅僅是“點(diǎn)”的應(yīng)力狀態(tài)，無(wú)法得出水力壓裂后應(yīng)力場(chǎng)的分布狀態(tài)，對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)壓裂存在一定的局限性。尤其是我國(guó)煤儲(chǔ)層煤層段常常是軟、硬煤互層，橫向上煤體結(jié)構(gòu)、煤層所處應(yīng)力狀態(tài)變化都較大，更增加了水力壓裂后應(yīng)力分布狀態(tài)準(zhǔn)確識(shí)別的難度。如何針對(duì)煤層段不同厚度比例軟、硬煤，以及不同應(yīng)力狀態(tài)較準(zhǔn)確得出水力壓裂后應(yīng)力分布的狀態(tài)，更好的指導(dǎo)壓裂的規(guī)模、井間距等參數(shù)，為盡量消除應(yīng)力集中提供重要支撐。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種水力壓裂后應(yīng)力重分布測(cè)試設(shè)備，本實(shí)用新型可模擬不同儲(chǔ)層巖性組合、不同水力壓裂參數(shù)、不同地應(yīng)力參數(shù)條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)，可耦合得出不同條件下水力壓裂過(guò)程中樣品的應(yīng)力重分布規(guī)律，為水力壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化提供支撐。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種水力壓裂后應(yīng)力重分布測(cè)試設(shè)備，包括樣品箱、第一底座、膠合劑注入裝置、地應(yīng)力模擬加載裝置、水力壓裂模擬裝置、若干個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元和計(jì)算機(jī)控制臺(tái)，場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元由內(nèi)置的紅外熱能傳感器和聲波傳感器構(gòu)成，第一底座設(shè)置在地應(yīng)力模擬加載裝置的中底部，樣品箱固定安裝在第一底座上且位于地應(yīng)力模擬加載裝置的中部，膠合劑注入裝置與樣品箱通過(guò)膠合劑輸出管連接，水力壓裂模擬裝置設(shè)置在地應(yīng)力模擬加載裝置的一側(cè)，各個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元分別安裝在樣品箱的四側(cè)面上，計(jì)算機(jī)控制臺(tái)通過(guò)信號(hào)傳輸線纜集輸器和信號(hào)傳輸線纜分別與各個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元信號(hào)連接。

樣品箱由左立板、右立板、前立板、后立板、下平板和上平板合圍組成，下平板固定在第一底座的上表面，下平板的上表面上均勻開(kāi)設(shè)有若干排巖芯槽，左立板、右立板、前立板、后立板和上平板均固定安裝在地應(yīng)力加載裝置上，上平板的中部開(kāi)設(shè)有上下通透的鉆進(jìn)圓孔，左立板的左側(cè)面四角處、右立板的右側(cè)面四角處、前立板的前側(cè)面四角處和后立板的后側(cè)面四角處均安裝一個(gè)場(chǎng)量監(jiān)測(cè)單元。