[实用新型]用于真三轴水力压裂模拟实验的微波加热装置

摘要

本实用新型公开了一种用于真三轴水力压裂模拟实验的微波加热装置，包括三轴加压单元、微波加热单元、压裂液注入单元、声发射监测单元、温度监测单元和控制及信号采集单元本实用新型结合了微波加热设备与水力压裂设备，避免了现有的实验设备中，由于连接过程中模拟地应力的缺失，而导致的实验试块性质的变化，更好地模拟岩石热胀冷缩性质对水力压裂效果的影响；能监测在模拟地应力条件下，微波加热时实验试块受热膨胀的情况；能考察地应力条件、加热温度、试块与压裂液的温差和射孔条件等参数对裂缝起裂和延伸的影响规律。

主权项

一种真三轴水力压裂模拟实验的微波加热装置，其特征在于：包括三轴加压单元、微波加热单元、压裂液注入单元、声发射监测单元、温度监测单元和控制及信号采集单元：所述三轴加压单元包括四个固定轴(15)、八个螺栓(14)、压裂室主机(17)、推进台(16)、三个加载板(25)、后挡板(301)、X向三通阀(22)、Y向三通阀(23)、Z向三通阀(24)、X向压力传感器(19)、Y向压力传感器(20)、Z向压力传感器(21)、X向加压液压缸(10)、Y向加压液压缸(11)、Z向加压液压缸(12)、两个X向卸料液压缸(13)和液压站(4)；Y向加压液压缸(11)、Z向加压液压缸(12)均通过沉头螺钉固定在压裂室主机(17)上；X向加压液压缸(10)与压裂室主机(17)通过四个固定轴(15)和八个螺栓(14)进行螺纹密封连接；推进台(16)通过胶接连接方式，一面与X向加压液压缸(10)的底座连接，一面与压裂室主机(17)连接，并与试样室(18)底边重合，以便推送实验试块进入试样室(18)；X向卸料液压缸(13)通过沉头螺钉固定在压裂室主机(17)上；X向加压液压缸(10)、Y向加压液压缸(11)、Z向加压液压缸(12)的液压杆端部分别与加载板(25)连接，连接方式为沉头螺钉连接；在X方向上，试样室内放有后挡板(301)，且与两个X向卸料液压缸(13)的液压杆端部通过沉头螺钉连接；X向加压液压缸(10)、Y向加压液压缸(11)和Z向加压液压缸(12)进油口连接处，分别与X向三通阀(22)、Y向三通阀(23)和Z向三通阀(24)螺纹连接分成两路，一路分别与X向压力传感器(19)、Y向压力传感器(20)和Z向压力传感器(21)通过螺纹密封连接，将压力信息传递给控制及信号采集单元；另一路分别与液压油运输管道(29)连接，连接方式为六角接头螺纹连接；X向卸料液压缸(13)与液压油运输管道(29)连接，连接方式为六角接头螺纹连接；液压站(4)包括液压阀组合(7)、泵装置(8)、油箱(5)、压力控制器(9)和囊式蓄能器(6)，与液压油运输管道(29)连接以提供液压源，连接方式为六角接头螺纹连接；所述微波加热单元包括微波发生装置(1)、波导管(2)和微波天线(3)；微波天线(3)固定在三轴加压单元的底座中，微波天线(3)位于压裂试样室的下方；波导管(2)与微波天线(3)连接，波导管(2)固定在三轴加压单元的底座中；所述压裂液注入单元包括单向液压缸(31)、压裂液泵送控制系统(30)和压裂液管线(26)，可控制压裂液泵送的压力及速度；所述压裂液管线(26)穿过前六角螺栓(27)与后六角螺栓(28)，前六角螺栓(27)与实验试块(601)上固定的模拟套管(604)通过进行螺纹密封连接，后六角螺栓(28)与压裂室主机(17)通过螺纹密封连接；所述声发射监测单元包括通过胶接与加载板四个顶点处连接的声发射传感器(401)，声发射传感器传输线(34)从加载板(25)后的槽口(403)中伸出，声发射传感器传输线(34)固定在固定管道(33)中；在Y、Z方向上，固定管道(33)一端与压裂室主机(17)通过螺纹连接，固定管道(33)另一端能固定传输线；所述温度监测单元包括通过胶接与加载板中心处连接的温度传感器(402)，温度传感器传输线(35)从加载板(25)后的槽口(403)中伸出并固定在固定管道(33)中；所述控制及信号采集单元与压力传感器传输线(36)连接，采集模拟地应力值并显示在显示装置(37)上；控制及信号采集单元与液压站(4)通过信号传输线(32)连接，利用其三轴加压控制装置(38)可直接控制施加的三轴应力大小；控制及信号采集单元与声发射传感器传输线(34)连接，内置的声发射信号处理装置(39)处理声发射信号并显示在显示装置(37)上；控制及信号采集单元与压裂液注入单元通过信号传输线(32)连接，采集压裂液泵送信息并显示在显示装置(37)上；控制及信号采集单元与温度传感器传输线(35)连接，监测实验试块加热实时信息并显示在显示装置(37)上。