[实用新型]用于真三轴水力压裂模拟实验的微波加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气藏水力压裂以及微波加热研究领域，特别涉及一种真三轴水力压裂模拟实验的微波加热装置，用以监测在模拟地应力条件下岩石热胀冷缩的性质对提高水力压裂效果的作用，并考察地应力条件、加热温度、试块与压裂液的温差和射孔条件等参数对裂缝起裂和延伸的影响规律。

背景技术

随着经济的迅猛发展，国家的能源需求量不断提升。水力压裂技术，是油气藏开采过程中常用的增产措施。利用水力压裂技术，可增大油气储集层的天然裂缝、形成人工裂缝、增强裂缝之间的连通性，提高油气储集层的渗透率。同时，利用岩石热胀冷缩的性质，可提高水力压裂的效率，有利于裂缝网络的形成。

微波加热技术与传导、对流等传统加热技术相比，具有瞬时加热、热损耗小以及操作方便等特点。微波加热过程，是一个加热介质内外部同时加热、升温的过程。因此，加热过程中并不存在温度梯度，大大提高了介质加热质量与加热效率。同时，其即加即停的特性有利于自动化控制的生产。

在过去的研究中，加热油气储集层的过程中并未考虑到地应力的作用，其实验结果往往与真实地层中的加热情况有所差距。同时，现有装置未能将油气储集层加热与水力压裂的过程衔接起来，不能有效地模拟出热胀冷缩的性质对地下油气储集层水力压裂的作用。因此，设计能将油气储集层加热和水力压裂相结合的实验装置，对模拟地下油气储集层受热膨胀以及压裂过程中岩石热胀冷缩性质的作用有重要意义。

因此，首先需要对开采区油气藏储层埋藏区的地应力条件、裂缝起裂与延伸等情况有所调查。同时，考虑到微波泄露的危害性，在实验装置使用前，必须对进行微波装置控制的所在区域进行微波泄漏检测，以“每平方厘米不超过5毫瓦”为标准。

发明内容

本实用新型的目的是监测在模拟地应力条件下，岩石热胀冷缩性质对提高水力压裂效果的作用，并观察不同温度、温差及射孔条件等参数对裂缝起裂及延伸的影响，为此提供了一种用于真三轴水力压裂模拟实验的微波加热装置。

本实用新型包括三轴加压单元、微波加热单元、压裂液注入单元、声发射监测单元、温度监测单元和控制及信号采集单元：

所述三轴加压单元包括四个固定轴、八个螺栓、压裂室主机、推进台、三个加载板、一个后挡板、X向三通阀、Y向三通阀、Z向三通阀、X向压力传感器、Y向压力传感器、Z向压力传感器、X向加压液压缸、Y向加压液压缸、Z向加压液压缸、两个X向卸料液压缸和液压站；

其中，Y向加压液压缸、Z向加压液压缸均通过沉头螺钉固定在压裂室主机上；X向加压液压缸与压裂室主机通过四个固定轴和八个螺栓进行螺纹密封连接；推进台通过胶接连接方式，一面与X向加压液压缸的底座连接，一面与压裂室主机连接，并与试样室底边重合，以便推送实验试块进入试样室； X向卸料液压缸通过沉头螺钉固定在压裂室主机上；X向加压液压缸、Y向加压液压缸、Z向加压液压缸的液压杆端部分别与加载板连接，连接方式为沉头螺钉连接；在X方向上，试样室内放有后挡板，且与两个X向卸料液压缸的液压杆端部通过沉头螺钉连接；

X向加压液压缸、Y向加压液压缸和Z向加压液压缸进油口连接处，分别与X向三通阀、Y向三通阀和Z向三通阀螺纹连接分成两路，一路分别与 X向压力传感器、Y向压力传感器和Z向压力传感器通过螺纹密封连接，将压力信息传递给控制及信号采集单元；另一路分别与液压油运输管道连接，连接方式为六角接头螺纹连接；X向卸料液压缸与液压油运输管道连接，连接方式为六角接头螺纹连接；

液压站包括液压阀组合、泵装置、油箱、压力控制器和囊式蓄能器，与液压油运输管道连接以提供液压源，连接方式为六角接头螺纹连接；

所述微波加热单元包括微波发生装置、波导管和微波天线；所述微波发生装置可在一定范围内，调节微波的频率及功率；所述微波天线固定在三轴加压单元装置的底座中，微波天线位于压裂试样室的下方；所述波导管与微波天线连接，波导管固定在三轴加压单元装置的底座中；

所述压裂液注入单元包括单向液压缸、压裂液泵送控制系统和压裂液管线，可控制压裂液泵送的压力及速度；所述压裂液管线穿过前六角螺栓与后六角螺栓，前六角螺栓与实验试块上固定的模拟套管通过进行螺纹密封连接，后六角螺栓与压裂室主机通过螺纹密封连接，防止微波泄露；

所述声发射监测单元包括通过胶接与加载板四个顶点处连接的声发射传感器，声发射传感器传输线从加载板后的槽口中伸出，声发射传感器传输线固定在固定管道中；在Y、Z方向上，固定管道一端与压裂室主机通过螺纹连接，另一端可固定传输线；固定管道材质属于微波反射材料；