[发明专利]高温高压超临界二氧化碳岩芯致裂试验装置

说明书

本发明提供了一种高温高压超临界二氧化碳岩芯致裂试验装置，包括：高温高压筒体系统、压力加载系统、温度控制系统、超临界二氧化碳发生系统、监测系统，本装置可以实现在高温和高压条件同时作用下进行试验；本装置中使用的铜管密封性好，便于施加围压，使得样块在围压下受力更加均匀，模拟的围压状态更为真实，耐高温，不会发生腐蚀，可多次循环使用；本装置中的压裂接头左端设有凹槽，内部放置密封圈，其与进口通道密封性能更好，右端设置锥形螺纹，与内锥形耐高温橡胶套配合，使得压裂时岩样处密封效果更好。本发明密封性能好、监测方便快捷、使用寿命长，能够有效的用于模拟超临界二氧化碳的岩芯致裂并获得相应数据用于分析研究。

技术领域

本发明涉及岩芯测试设备技术领域，特别涉及一种高温高压超临界二氧化碳岩芯致裂试验装置。

背景技术

随着经济的迅速发展，人们对环境保护的认识逐步提高，在能源使用类型正在发生巨大转变，干热岩的使用称为人们关注的焦点。为充分利用干热岩中的地热能，相关的理论和实践技术都应相应的提升。在实验室进行样块压裂试验，为实际应用中预测岩石致裂过程的模拟以及致裂参数的分析提供保证。

目前主要采用的压裂方式为水力压裂，但水力压裂仍有很多不足。首先水力压裂活动会造成地下水污染，其次，水力压裂活动还会引发地震活动，目前已有文献证明部分地震和水力压裂是相关的。二氧化碳作为一种温室气体，可作为压裂岩石的材质。二氧化碳在温度大于31.5℃和压力大于7.38MPa时处于超临界状态。超临界二氧化碳具有类似气体的扩散性以及液体的溶解能力和密度，同时还具有表面张力低、粘度小、渗透性以及流动性较好的特性，因此，可以代替水力压裂。

但目前能够试验超临界二氧化碳压裂的装置较少，已有的压裂装置使用寿命短，对于围压加载的模拟不够接近真实状况；由于超临界二氧化碳压裂条件苛刻，对压裂时的密封性要求较高，在现有压裂装置中，密封条件难以达到试验要求，在压裂过程中，易发生侧漏，导致试验失败；另外，现有装置通常使用橡胶套装载岩石样块进行压裂试验，在高温高压的超临界二氧化碳腐蚀下容易造成损坏影响装置使用寿命，提升试验成本。

发明内容

本发明提供了一种，其目的是为了提供一种使用寿命更长、围压加载更真实、密封效果更好、试验成本低的高温高压超临界二氧化碳岩芯致裂试验装置，能够对实际应用中岩石致裂过程进行模拟以及对致裂参数的分析。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种高温高压超临界二氧化碳岩芯致裂试验装置，包括：高温高压筒体系统、压力加载系统、温度控制系统和超临界二氧化碳发生系统；

所述高温高压筒体系统设置有一筒体，所述筒体两端分别堵设有左堵头和右堵头，所述左堵头和右堵头上分别套设有左锥形环和右锥形环，所述左堵头与右堵头通过所述左锥形环和右锥形环将所述筒体内部密封，所述左锥形环与右锥形环的前端为锥形，并且所述左锥形环的前端与右锥形环的前端之间套设有一铜管，所述铜管内部用于放置试验样块，所述筒体与铜管间形成围压腔体；所述左堵头的外侧分别设置有左压块，所述左压块内开设有螺纹孔，通过螺纹孔穿设有固定装置，所述固定装置内穿设有一进口通道，所述进口通道的一端为凸台另一端为圆柱，所述进口通道的凸台端的外径大于所述进口通道圆柱端的外径，所述进口通道的圆柱端穿设在所述左堵头和固定装置内所述进口通道的凸台端齐平地卡设在所述左堵头的内侧端面，并且所述进口通道的凸台端连接有一压裂接头，所述压裂接头沿两端面中心开设通孔与所述进口通道贯通；所述右堵头上的一部分套设有一右活塞，所述右活塞为环形柱状结构，所述右活塞一端套设在所述右堵头上，所述右活塞的中段套设有右活塞腔体，所述右活塞的另一端套设有右压块，所述右堵头、右活塞腔体和右压块之间端面紧密设置，所述右活塞与右活塞腔体间形成轴压空腔，所述右活塞内穿设有出口通道；

所述压力加载系统包括轴压泵、轴压表、围压泵和围压表，所述压力加载系统用于为所述高温高压筒体系统提供轴压与围压；

所述温度控制系统包括加温控制组件、内部控温组件、加热电阻、保温层和保温套，所述温度控制系统用于为所述高温高压筒体系统提供高温环境；