[实用新型]岩体压裂裂缝转向模拟实验测定装置

说明书

技术领域： 

本实用新型涉及的是石油与天然气工程、煤层气开采工程等检测技术领域中对煤岩体压裂裂缝转向控制与监测装置，具体涉及的是岩体压裂裂缝转向模拟实验测定装置。

背景技术： 

在油气田开采过程中，低渗致密层往往通过压裂手段进行增产措施，煤层气的开采同样需要压裂来提高煤层气产气量。目前，压裂技术手段虽比较成熟，但大多主要是以分层压裂、定向射孔压裂为主，或通过改变不同类型支撑剂已达到压裂增产效果。目前压裂裂缝走向问题一直是压裂施工中难以预测和判断的重点问题，现有压裂实验设备只能模拟裂缝的开启方向，然而对裂缝受外力转向问题研究比较少，特别是在现在油田广泛的进入注采模式当中，注水井所产生的应力场对压裂裂缝走向必然会产生一定的影响，从而影响裂缝转向，不能够准确的判断其方向将会导致压裂效果不好甚至失败。

发明内容： 

本实用新型的目的是提供岩体压裂裂缝转向模拟实验测定装置，这种岩体压裂裂缝转向模拟实验测定装置用于解决目前压裂施工裂缝走向无法判定的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种岩体压裂裂缝转向模拟实验测定装置包括实验岩体、水平地应力模拟装置、上覆地层压力模拟装置、压裂注液装置、注水应力模拟装置；实验岩体是通过在立方体的一个棱处切掉一个直三棱柱后形成的七面体，直三棱柱的上、下底面均为等腰三角形；实验岩体外套橡皮密封套，井筒从实验岩体的上端面插入并密封好，实验岩体周围均布声发射传感器，声发射传感器均与计算机控制系统连接；实验岩体各个面分别设置在相应的液压腔内，并且实验岩体除上表面外的各个面外均贴置液压平衡壁，各个液压腔内均安装有一个滑动活塞杆；实验岩体侧棱面处的液压腔与第一压力表、第一液压泵依次连接构成注水应力模拟装置；井筒通过注液管线与压裂注液装置连接；实验岩体下底面处的液压腔与第二压力表、第二液压泵连接构成上覆地层压力模拟装置；实验岩体其余的四个面处的液压腔分别与相应的压力表、液压泵连接构成水平地应力模拟装置。 

上述方案中实验岩体为600mm*600mm立方体，被切掉的直三棱柱的底面为边长是100mm的等腰三角形，这样可保证斜边与岩体成45°。 

上述方案中压裂注液装置由井筒、注液管线、压裂液箱、流量计、空气压缩机以及所述的计算机控制系统依次连接构成，由空气压缩机驱动压裂液箱中活塞运动，使得压裂液可以连续不断地向井筒中注入液体，并由计算机注液控制系统控制注入压裂液的速度、流量及压力。 

本实用新型具有以下有益效果： 

1、本实用新型由上覆地层压力模拟装置、水平地应力模拟装置构成地应力模拟装置，其中水平地应力模拟装置由两个相互垂直的压力加载装置构成，这样上覆地层压力模拟装置与水平地应力模拟装置就共同构成了三相压力加载系统，且上覆地层压力模拟装置与水平地应力模拟装置可相互独立工作，分别模拟上覆地层压力、最大水平地应力以及最小水平地应力。加载压力范围大，可实现0~50MPa控压。

2、本实用新型中实验岩体由橡胶密封套封装，保证了压裂液不会外流污染岩体以及实验岩样壁面受力均衡。 

3、本实用新型的注水井压力模拟系统设置在实验岩样的一个棱边上，用以模拟注水井产生的应力场对水平地应力场的影响。 

4、本实用新型的压裂注入系统可设定一定的注液速度或者一定注入压力两种方式。

5、本实用新型可实时动态监测压裂裂缝产生走向以及受注水井影响后转向的产生发展以及位置。 

6、本实用新型结构简单、操作方便，压力控制精确。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图； 

图2是实验岩体分别与上覆地层压力模拟装置、压裂注液装置关系示意图；

图3是实验岩体的立体图；

图4是实验岩体的俯视图。

1.实验岩体   2.液压腔  3.滑动活塞杆  4.液压平衡壁  5.井筒  6.声发射传感器  7.计算机控制系统   8.第一压力表   9.第一液压泵  10.注液管线  11.第二压力表  12.第二液压泵  13.压裂液箱  14.流量计  15.空气压缩机   16. 液压泵   17.液压泵。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：