[发明专利]用于模拟超临界CO2

权利要求书

1.用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管，其特征在于，包括外管、中心注液管、密封件和微型温度传感器，所述外管的中心设有注液通道，所述中心注液管的一端与所述外管的内壁焊接，所述中心注液管的另一端与超临界CO₂注入端相连，其间管路上设有压力传感器；所述外管的外壁设有上侧环状凹槽和下侧环状凹槽，在上侧环状凹槽和下侧环状凹槽之间设置注液孔，所述注液孔数量、角度、位置、致裂形式根据试验需求设置；所述注液孔与所述注液通道相通；所述密封件设置在上侧环状凹槽和下侧环状凹槽中；所述微型温度传感器设置在所述注液孔处；所述微型温度传感器为微型铂电阻，微型铂电阻上的两根细引线与导线的一端相焊接，所述导线放置在所述中心注液管中，利用前卡套、后卡套与压帽将所述中心注液管及所述导线通过超临界CO₂注入端的三通阀引出，且所述导线的引出端通过高分子材料密封塞进行密封固定；微型铂电阻及所述压力传感器的信号通过A/D转换传输给计算机。

2.根据权利要求1所述的用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管，其特征在于，所述外管的材料为耐高压不锈钢；所述外管的外径适配试样的中心钻孔孔径。

3.根据权利要求1所述的用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管，其特征在于，所述注液通道底部距所述外管底部10mm；所述中心注液管置于所述外管内，两者通过端部焊接起到固定和密封的作用；所述中心注液管的管底与所述注液通道底部之间预留出所述微型温度传感器的埋设空间。

4.根据权利要求1所述的用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管，其特征在于，上侧环状凹槽和下侧环状凹槽在所述外管的外壁上的开设位置根据试验需求确定；上侧环状凹槽和下侧环状凹槽的外径与所述外管外径相同，内径大于所述中心注液管的外径。

5.根据权利要求1所述的用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管，其特征在于，根据试验需求设置所述注液孔的数量、角度、位置、致裂形式，实现单段环腔致裂或单段多射孔同步靶向致裂。

6.根据权利要求1所述的用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管，其特征在于，所述密封件选择耐磨且具有较好压缩变形率和回弹率的零件，且其尺寸与对应开槽尺寸相适配，保证充分发挥所述密封件的性能。

7.如权利要求1-6之一所述的用于模拟超临界CO₂致裂试样的井筒套管的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：准备试样并沿试样轴线方向钻取中心钻孔；对试样中心钻孔上端内部进行打磨倒角，倒角标准是能够直接放入所述外管下侧环状凹槽中的密封件；

步骤2：清理试样中心钻孔内部的岩屑，观察试样外表面和中心钻孔周边有无宏观裂缝；

步骤3：将各所述密封件外露面以及试样中心钻孔内壁抹上一层薄薄的凡士林，在下放所述外管时起到润滑作用，并通过所述外管与中心钻孔孔壁间的所述密封件的膨胀受压达到密封作用；

步骤4：选用适合尺寸的支撑套管置于所述外管上端，所述支撑套管的外径适配试样的中心钻孔孔径，内径与所述注液通道孔径相同，且保证所述支撑套管顶部与试样端面平齐；

步骤5：对试样施加轴压和围压后，开启超临界CO₂注入端的截止阀，将压裂介质超临界CO₂注入至所述中心注液管，开展超临界CO₂致裂试样的模拟试验；所述微型温度传感器及所述压力传感器的信号通过A/D转换传输给计算机，计算机同步实时采集超临界CO₂致裂过程中的CO₂温度和压力变化。