[发明专利]可视化二维水力裂缝模拟实验装置

说明书

本发明为一种可视化二维水力裂缝模拟实验装置，包括试验机、加压装置和控制部，试验机包括围压腔体，围压腔体的顶部设置上盖，上盖上设置透明窗；加压装置包括能向岩石试样施加水平压力的侧向加压板，侧向加压板上连接有侧向加压液压结构；加压装置还包括能向岩石试样施加竖直压力的纵向加压板，纵向加压板的底部连接有纵向加压液压缸，纵向加压板上设置多个注液孔和多个测压孔，各注液孔与压裂液注入泵连通设置；控制部包括数据采集单元和控制单元。该装置能够用于孔隙压力、围压等条件下多条二维水力裂缝模拟实验研究，可获得水力裂缝的缝长、缝宽、延伸速度以及裂缝周围的应力应变场和孔隙压力场等数据，其构造简单、操作方便、实用性强。

技术领域

本发明涉及石油工程岩石力学领域，尤其涉及一种可视化二维水力裂缝模拟实验装置。

背景技术

非常规油气在我国分布非常广泛，国土资源部预计，到2030年非常规油气将占油气总产量的1/3。绝大多数非常规油气井都存在达西渗透不明显的问题，必须实施压裂增产措施后方能见产能。水力压裂技术已经成为非常规油气资源开发的重要手段，对油气的经济开发有着直接的影响。

水力压裂过程中，水力裂缝的缝长、缝宽、裂缝扩展速度等参数对水力压裂效果具有重要影响。同时，水力压裂过程中水力裂缝周边的应力、应变和孔隙压力分布对水力压裂机理研究具有重要意义。现有水力压裂模拟实验装置和方法一般都无法准确获得岩石试样中水力裂缝的缝长、缝宽、裂缝延伸速度、裂缝周围的应力应变分布和孔隙压力分布等数据，因此有必要进行新的水力压裂模拟装置的设计研究。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种可视化二维水力裂缝模拟实验装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视化二维水力裂缝模拟实验装置，能够用于孔隙压力、围压等条件下多(单)条二维水力裂缝模拟实验研究，可获得水力裂缝的缝长、缝宽、延伸速度以及裂缝周围的应力应变场和孔隙压力场等数据，该装置构造简单、操作方便、实用性强。

本发明的目的是这样实现的，一种可视化二维水力裂缝模拟实验装置，包括，

试验机，包括用于固定容纳设有预制井眼的岩石试样且能密封的围压腔体，所述围压腔体的顶部能拆卸地密封设置上盖，所述上盖上设置密封的透明窗；

加压装置，包括设置于所述围压腔体内且能向所述岩石试样施加水平压力的侧向加压板，所述侧向加压板上连接有能驱动所述侧向加压板水平移动且能施加水平压力的侧向加压液压结构；所述加压装置还包括密封设置于所述围压腔体的底部且能向所述岩石试样施加竖直压力的纵向加压板，所述纵向加压板的底部能拆卸地连接有能驱动所述纵向加压板上下移动且能施加竖直压力的纵向加压液压缸，所述纵向加压板上设置多个注液孔和多个测压孔，各所述注液孔与压裂液注入泵连通设置；

控制部，包括数据采集单元和控制单元，所述数据采集单元包括悬置于所述上盖上方的高速相机和设置于各所述测压孔内的压力探针，所述控制单元用于接收所述数据采集单元传输的影像信息和压力信息，且所述控制单元能控制所述压裂液注入泵、所述侧向加压液压结构和所述纵向加压液压缸的工作状态。

在本发明的一较佳实施方式中，所述围压腔体的横截面为矩形，设定所述围压腔体的一侧壁为第一侧壁，与所述第一侧壁相邻设置的另一侧壁为第二侧壁，所述侧向加压板包括与所述第一侧壁平行设置的第一侧向加压板和与所述第二侧壁平行设置的第二侧向加压板，所述侧向加压液压结构包括设置于所述第一侧壁的外壁上的第一侧向加压液压缸，所述第一侧向加压液压缸能驱动所述第一侧向加压板沿所述第二侧壁的长度方向水平移动，所述侧向加压液压结构还包括设置于所述第二侧壁的外壁上的第二侧向加压液压缸，所述第二侧向加压液压缸能驱动所述第二侧向加压板沿所述第一侧壁的长度方向水平移动，所述第一侧向加压液压缸和所述第二侧向加压液压缸均与围压泵连通设置。