[发明专利]一种缝高控制剂压力阻碍效果测试装置及测试方法

说明书

本发明涉及煤矿安全开采用水力致裂方法降低矿震等级技术领域，特别涉及一种缝高控制剂压力阻碍效果测试装置及测试方法，测试装置包括进料管线、进料阀门、实验主机、底座、计算机、液压数据传输线、液压传感器、液压控制器、水箱、进液管线、进液阀门，实验主机包括前壁板、后壁版、进液口、进料口、左固定槽、右固定槽、密封橡胶，进行实验时实验主机组装固定后放置在底座上，液压传感器通过液压数据传输线与计算机相连接，液压控制器连接在计算机与进液管线之间，本发明可用于实验室评价裂缝缝高控制剂在不同实验条件下的压力阻碍效果，为巨厚层压裂现场作业中不同工况下缝高控制剂的选型以及用量提供基础依据。

技术领域

本发明涉及煤矿安全开采用水力致裂方法降低矿震等级技术领域，特别涉及一种缝高控制剂压力阻碍效果测试装置及测试方法。

背景技术

在煤矿开采过程中，若在采空区后方悬露的巨厚岩层顶板超过一定面积，在顶板岩石的力学特性以及其垮断周期的影响下，会改变采场应力的分布状态，诱发顶板冲击地压继而引发矿震等严重威胁煤矿安全开采的地质灾害。理论研究表明利用水力压裂技术对巨厚岩层顶板进行处理能够在顶板中形成裂缝，破坏巨厚岩层的完整性，降低地层破坏前的弹性变形能，进而避免因大面积巨厚岩层悬露引发的一系列地质灾害。但在现场实践中发现，在部分地区，巨厚岩层顶板上方没有能够阻碍裂缝在垂直方向上扩展的隔挡层。这种情况可能导致压裂过程中水力裂缝易于沿垂直方向扩展，水平方向扩展能力弱、很难覆盖整个工作面，降低了压裂效果。

为了解决上述问题，在压裂作业时将密度较低的缝高控制剂混入压裂液中注入裂缝。由于缝高控制剂低密度，能够在裂缝内上浮、聚集，形成具有一定高度的颗粒体作为人工隔挡层。该颗粒体能够使水力裂缝尖端的流体压力迅速衰减，从而减缓裂缝在垂直方向上的扩展速度，利于裂缝在水平方向上扩展从而达到所需的压裂规模。但是由于施工作业的不可重复性和难监测性，很难在现场对缝高控制剂的效果进行评价。因此，本发明提供一种缝高控制剂压力阻碍效果测试装置及测试方法对缝高控制剂的压力阻碍能力进行评价，为现场作业中缝高控制剂的选型以及用量提供基础依据。

发明内容

为了解决当前施工作业中缝高控制剂的降阻效果难检测的技术问题，本发明提供一种缝高控制剂压力阻碍效果测试装置及测试方法，解决巨厚岩层顶板进行压裂作业时使用缝高控制剂的压力阻碍作用效果的评价问题。

一种缝高控制剂压力阻碍效果测试装置，所述测试装置包括进料管线、进料阀门、实验主机、底座、计算机、液压数据传输线、液压控制器、水箱、进液管线和进液阀门，所述实验主机放置在底座上且由前壁板、后壁板、左固定槽、右固定槽、进液口、进料口、液压传感器、固定螺栓和密封橡胶组成，所述的前壁板和后壁板通过固定螺栓与所述左固定槽和右固定槽固定连接形成实验主机内腔，多个所述液压传感器竖向布置在所述后壁板上且通过液压数据传输线与计算机连接，所述的计算机能够自动识别并录取不同高度处液压传感器的液压值，所述密封橡胶紧贴实验主机内腔上下左右四个面设置，所述水箱、进液管线、进液阀门和进液口依次连接，所述液压控制器连接在所述计算机与进液管线之间且所述计算机、液压控制器、进液管线、进液阀门和进液口依次连接，所述缝高控制剂通过进料口注入实验主机，所述压裂液通过进液口注入实验主机。

进一步地，所述密封橡胶两侧紧贴所述前壁板和后壁板，且所述密封橡胶与实验主机内腔的左、右、上、下壁面紧贴。

进一步地，多个所述液压传感器中的一个设置在后壁板的最底部作为基准液压传感器，其余液压传感器在基准液压传感器的上部进行加密布置。

进一步地，根据需要模拟的裂缝的宽度、高度和长度，选择相匹配规格的左固定槽、右固定槽、前壁板和后壁板以及尺寸相匹配的密封橡胶。

进一步地，所述进料口设置在实验主机的顶端，所述进液口设置在实验主机的下部侧壁上。

一种缝高控制剂压力阻碍效果的测试方法所述测试方法包括以下步骤：