[发明专利]一种模拟页岩气压后单缝返排的实验装置及方法

摘要

本发明涉及一种模拟页岩气压后单缝返排的实验装置及方法。该实验装置主要由泵组、装置主体、液压与温控装置、尾部监测及废液处理装置组成，装置主体主要是改进的岩心夹持器、特制岩心，并通过液压装置施加围压、温控装置加热液压油形成高温模拟地层环境；实验过程中，岩心夹持器上下侧面的位移计能检测裂缝位移的变化，并通过尾部监测装置实时监测出砂量及流体流速。本发明能模拟地层高温高压环境，在测量不同缝长、不同缝宽裂缝导流能力的前提下，测量裂缝压力降、出砂量、支撑剂嵌入程度、支撑剂回流及沉降规律，且本发明使用大理石人造岩心，相比用钢块模拟裂缝更接近地层真实环境。

主权项

一种模拟页岩气压后单缝返排的实验装置，其特征在于，它包括导流室腔(11)、液压油储存空腔(14)、温度控制窗口(7)、液压油进出及控制窗口(8)、位移计(6)、密封夹持杆(1)和(9)；所述导流室腔由改造的岩心夹持器构成，导流室腔为环形结构，导流室腔(11)侧面包裹有橡胶圈(12)，橡胶圈的最右端向内有一环形突出(13)，且整个导流室腔(11)四周设有刻度(5)，刻度(5)为长直线，延伸至夹持器两端外侧；导流室腔(11)非橡胶圈部分是内螺纹，依然标有刻度(5)；导流室腔向外是液压油储存空腔(14)，空腔内有电阻丝(10)，空腔外壁有液压油进出及控制窗口(8)、温度控制窗口(7)；穿过上下端空腔正中间部分各有一个与空腔隔绝的小圆柱形孔道(6)，内端与导流室腔相通，用来安装位移接收器；导流室腔两端是活动的密封夹持杆(1)、(9)，右端的出口端密封夹持杆(1)内部有导流孔(3)、温度监测孔(2)、压力监测孔(4)，左端的入口端密封夹持杆(9)只有压力监测孔(4)；两段夹持杆上都有长段外螺纹(1‑2)、(9‑2)，内端面上都有环形橡胶圈(1‑33)、(9‑33)，包裹端面外围；入口端密封夹持杆(9)有4圈阵列排布的导流孔，由内向外的4圈阵依次设有1个导流孔、6个导流孔、12个导流孔、18个导流孔，端面(9‑3)由外围到圆心呈阶梯状收缩，整个端面成凹形，且凹面底部距平面很小；出口端密封夹持杆(1)内侧端面(1‑3)有一条螺旋形导流槽(1‑32)向圆心收缩直至形成一个圆心导流孔(1‑31)，导流槽每一级槽两端都有与外围环形橡胶圈平齐的隔挡(1‑34)，整个端面也呈凹形，凹面底部距平面很小；导流室腔出口端装有尾部监测装置，尾部监测装置分为流量监测装置及出砂监测装置，流量监测装置主要是流量计；出砂监测装置分为弯管部分及声波检测部分，声波检测部分与计算机相连；裂缝由两块半圆柱体岩心(19)、(20)模拟，两半圆柱岩心侧面顶端中心部分各装有一个位移发射器(22)，圆柱岩心左右平面上标有刻度(5)；岩心装入夹持器之前有一个橡胶套筒(15)，套筒上下侧面中心部分各有一个圆形开口(17)，套筒侧面有开口及丝扣(16)，套筒内部也标有刻度(5)。