[发明专利]压裂试件的切割装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤层气井压裂裂缝扩展物理模拟实验领域，特别涉及一种压裂试件的切割装置及方法。

背景技术

在常见的压裂裂缝扩展物理模拟实验中，煤岩试件是常见压裂模型，该煤岩试件用于为现场压裂提供实验数据，但该煤岩试件的原料在加工过程中由于原料的裂缝发育程度不同，承受加工力度的强度低，进而容易破碎，从而使得切割和钻取难度变大，因此制备煤岩试件成为了压裂裂缝扩展物理模拟实验的前提和关键技术。

在现有制备煤岩试件的技术中，通常采用以下方法：首先，通过盘锯将煤岩试件的原料进行切割，使得原料达到实验所需的形状和大小；其次，使用抛光机对切割后的原料进行表面打磨；第三，通过台式钻机在打磨后的原料上钻取模拟井眼；最后，使用环氧胶固化模拟井眼。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：在现有制备煤岩试件的过程中，由于当盘锯对煤岩试件的原料进行切割时，会由于切割过程中盘锯产生较大幅度的震动，使得煤岩试件在成型前破碎，从而降低了煤岩试件的制备成功率，进而影响为现场压裂提供的实验数据。

发明内容

为了解决现有煤岩试件的原料在加工过程中易破碎的问题，本发明实施例提供了一种压裂试件的切割装置及方法。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种压裂试件的切割装置，所述装置包括：

工件台及旋转控制系统、喷嘴、固体切割剂控制箱、固体切割剂容器、游动导轨、游动安装板、液体切割剂导入管、液体切割剂增压泵、固定导轨、夹具和回收槽，其中：

所述固体切割剂容器和所述液体切割剂增压泵固定于所述游动安装板上，其中，所述液体切割剂导入管与所述液体切割剂增压泵连接，所述喷嘴在所述液体切割剂增压泵下侧沿垂直方向安装；所述固体切割剂控制箱在所述固体切割剂容器下侧沿垂直方向安装；所述固体切割剂控制箱与所述喷嘴相连；

所述游动安装板安装于所述游动导轨的滑轨中；

所述游动导轨安装于所述固定导轨的滑轨上；

所述固定导轨沿所述回收槽的槽壁安装；

所述工件台及旋转控制系统安置于所述回收槽内的底部中心，

所述夹具水平安置于所述回收槽侧壁内侧，且与所述工件台及旋转控制系统中的所述工件台水平方向垂直。

可选的，所述工件台及旋转控制系统，包括：内固定支撑轴、伸缩头、内支撑板、推力球轴承和旋转控制轴；其中，

所述工件台水平放置于所述旋转控制轴上，所述工件台与所述旋转控制轴固定；

所述旋转控制轴内壁存在至少四个凹槽，每个凹槽间隔预定角度，所述每个凹槽对应一个通孔槽；

所述伸缩头位于所述内固定支撑轴的轴壁外侧，且与所述每个凹槽位于同一水平面，并能够与所述凹槽嵌合；

所述内支撑板、所述推力球轴承与所述内固定支撑轴嵌套于所述旋转控制轴内部，其中，所述内固定支撑轴固定在所述回收槽底部，所述内支撑板水平放置于所述内固定支撑轴上，所述推力球轴承放置于所述内支撑板上，且与所述工件台底部连接。

进一步，所述伸缩头，包括：球头、弹簧、背帽和丝堵；其中，

所述丝堵与所述背帽固定于所述内固定支撑轴侧壁内侧；

所述球头与所述弹簧嵌套于所述背帽中，所述球头通过所述弹簧与所述丝堵连接。

可选的，所述装置还包括：混合腔和混合喷嘴，其中，

所述喷嘴嵌套于所述混合腔内部；

所述固体切割剂控制箱与所述混合腔通过导管连通；

所述混合喷嘴在所述混合腔下侧沿垂直方向安装。

第二方面，提供一种压裂试件的切割方法，用于如第一方面所述的压裂试件的切割装置中，所述方法包括：

将压裂试样放置于所述工件台上，通过所述夹具对所述压裂试样进行固定；

根据预设的固体切割参数，所述固体切割剂控制箱控制所述固体切割剂容器中的固体切割剂，与液体切割剂增压泵控制的液体切割剂混合，通过所述喷嘴对所述压裂试样进行切割。

可选的，所述根据预设的固体切割参数，所述固体切割剂控制箱控制所述固体切割剂容器中的固体切割剂，与液体切割剂增压泵控制的液体切割剂混合，通过所述喷嘴对所述压裂试样进行切割，包括：

根据所述预设的固体切割参数，所述压裂试件的切割装置中的游动安装板随着所述压裂试件的切割装置中的游动导轨的移动，通过所述游动导轨中安装于游动安装板的液体切割剂增压泵将液体切割剂，与由所述固体切割剂控制箱控制的所述固体切割剂容器中的固体切割剂混合，通过所述喷嘴对所述工件台上的所述压裂试样进行切割。