不同壓裂工藝下煤儲(chǔ)層裂縫形態(tài)變化模擬測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于煤層氣開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種不同壓裂工藝下煤儲(chǔ)層裂縫 形態(tài)變化模擬測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)煤層氣資源地質(zhì)儲(chǔ)量豐富，煤層氣的開(kāi)發(fā)不僅可W彌補(bǔ)我國(guó)常規(guī)能源的不 足，而且可W減少常規(guī)化石燃料燃燒造成的環(huán)境污染。近年來(lái)，隨著煤礦開(kāi)采深度、開(kāi)采強(qiáng) 度的增加，煤與瓦斯突出事故的強(qiáng)度和頻度增加，加強(qiáng)煤礦瓦斯治理變得極其重要。地面煤 層氣開(kāi)發(fā)是目前降低煤層瓦斯含量的有效手段之一，可W大大降低煤層瓦斯含量，減少煤 與瓦斯突出事故的發(fā)生。
[0003] 我國(guó)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜多樣性，決定了煤層氣開(kāi)發(fā)前需對(duì)煤層氣儲(chǔ)層進(jìn)行改 造。煤儲(chǔ)層改造主要手段為水力壓裂，通過(guò)高壓流體的注入，在煤層中造縫，創(chuàng)造氣體的產(chǎn) 出通道。因此，如何使裂縫導(dǎo)流能力最優(yōu)，是有效進(jìn)行水力壓裂的關(guān)鍵。
[0004] 水力壓裂在地下進(jìn)行，難W進(jìn)行直觀的裂縫形態(tài)觀測(cè)，現(xiàn)階段壓裂過(guò)程裂縫形態(tài) 的監(jiān)測(cè)主要是通過(guò)地震監(jiān)測(cè)的方法，其存在監(jiān)測(cè)的精度低的弊端。截至目前，對(duì)壓裂后裂縫 形態(tài)的測(cè)試、研究一直缺乏行之有效的方法。迫切需要一種裝置或工藝，可W對(duì)不同壓裂工 藝下裂縫形態(tài)變化進(jìn)行直觀觀測(cè)，進(jìn)而根據(jù)裂縫形態(tài)變化對(duì)壓裂工藝進(jìn)行優(yōu)化，為提高煤 層氣水力壓裂效果，實(shí)現(xiàn)煤層氣高效開(kāi)發(fā)提供重要依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本實(shí)用新型針對(duì)煤層氣儲(chǔ)層水力壓裂過(guò)程中裂縫形態(tài)變化難W測(cè)試，施工參數(shù)優(yōu) 化難的問(wèn)題。提供了一種不同壓裂工藝下煤儲(chǔ)層裂縫形態(tài)變化模擬測(cè)試裝置，通過(guò)該裝置 可W對(duì)不同壓裂工藝下裂縫的形態(tài)進(jìn)行測(cè)試，為施工參數(shù)的優(yōu)化提供指導(dǎo)。運(yùn)對(duì)提高單井 產(chǎn)氣量，促進(jìn)煤層氣行業(yè)快速發(fā)展具有重要意義。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：不同壓裂工藝下煤儲(chǔ)層裂縫形 態(tài)變化模擬測(cè)試裝置，包括水力壓裂模擬系統(tǒng)、樣品缸系統(tǒng)和作用在樣品缸系統(tǒng)外圍的應(yīng) 力加載系統(tǒng)與CT掃描系統(tǒng)，水力壓裂模擬系統(tǒng)的高壓管線與樣品缸系統(tǒng)的上部加載體連 接。
[0007] 所述樣品缸系統(tǒng)包括樣品壁16外圍的承重板18、加載板15、承重板18與煤樣之間 的連接板19,在連接板19上設(shè)計(jì)有出水孔17,在上部承重板18上連接高壓管線5的一端，另 一端連接壓裂模擬系統(tǒng)，在Ξ個(gè)加載板15上分別設(shè)計(jì)有應(yīng)力加載系統(tǒng)的加載軸20,在承重 板18外圍設(shè)計(jì)有CT掃描系統(tǒng)的CT掃描室13。
[000引所述承重板18由Ξ塊鋼板通過(guò)相互垂直焊接而成。
[0009] 所述的連接板19位于承重板18與煤樣壁16之間，在連接板19上均勻分布16個(gè)出水 孔17。
[0010] 所述的應(yīng)力加載系統(tǒng)中，加載軸20與手動(dòng)加壓累22通過(guò)加載管線27進(jìn)行連接，在 加載管線上設(shè)計(jì)有閥口 6、壓力表8。
[0011] 所述水力壓裂模擬系統(tǒng)包括加壓累3、水箱10、高壓管線5,高壓管線5從水箱10依 次經(jīng)過(guò)加壓累3、控制閥口 6、流量計(jì)7、壓力表8,最后流經(jīng)樣品缸上部的加載板15C進(jìn)入煤樣 內(nèi)部。其中壓力、流量數(shù)據(jù)主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)1進(jìn)行記錄。
[0012] 所述計(jì)算機(jī)1通過(guò)電纜23與控制閥口6、流量計(jì)7、壓力表8、CT掃描主機(jī)12進(jìn)行連 接。
[0013] 所述CT掃描系統(tǒng)包括CT掃描主機(jī)12、CT掃描室13。通過(guò)電纜23將掃描結(jié)果傳輸?shù)?計(jì)算機(jī)1。
[0014] 采用上述技術(shù)方案，水力壓裂模擬系統(tǒng)主要是進(jìn)行水力壓裂過(guò)程的模擬。通過(guò)加 壓累，可W將單一的水、氣、水氣混合物加壓W后通過(guò)高壓管線注入到煤樣中，近似模擬實(shí) 際壓裂過(guò)程。其中壓裂過(guò)程中的流量、壓力可W通過(guò)流量計(jì)、壓力表進(jìn)行記錄，并將數(shù)據(jù)實(shí) 時(shí)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)加壓累的實(shí)時(shí)控制，高壓管線從樣品缸上部進(jìn)入煤樣 內(nèi)部，為了確保樣品缸內(nèi)部良好的封閉性，在高壓管線與樣品缸壁之間采用密封材料進(jìn)行 密封。
[0015] 樣品缸系統(tǒng)主要是進(jìn)行樣品的放置。該系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)樣品Ξ個(gè)方向不同的加載 應(yīng)力，設(shè)計(jì)了一個(gè)Ξ個(gè)面固定的承重板，而在其對(duì)應(yīng)面設(shè)計(jì)有可W移動(dòng)的加載板，運(yùn)樣可W 通過(guò)加載板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤樣的加載。為了避免加載過(guò)程中加載板之間相互影響，設(shè)計(jì)加 載板的尺寸稍小于煤樣的尺寸，有效避免了由于煤樣受擠壓，造成支撐板之間相互干擾。為 了便于壓裂過(guò)程中壓裂液的及時(shí)流出，在煤樣與承重板之間設(shè)計(jì)了連接板，在連接板上設(shè) 計(jì)有流水孔。在壓裂過(guò)程中，當(dāng)壓裂裂縫延伸到煤樣邊界時(shí)，壓裂液會(huì)順著流水孔流出，此 時(shí)既可W停止壓裂。
[0016] 應(yīng)力加載系統(tǒng)主要是提供煤樣周?chē)枰募虞d應(yīng)力。通過(guò)手動(dòng)加壓累進(jìn)行加壓 W后，將其加載應(yīng)力作用在固定在加載板表面的加載軸上。隨著手動(dòng)加壓累的加載，引起加 載軸的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)加載板運(yùn)動(dòng)，引起煤樣的壓縮變形。其中加載壓力的大小可W通過(guò)管 線上的壓力表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在實(shí)際工作時(shí)，可W根據(jù)方案需要，分別進(jìn)行Ξ個(gè)方向的加載，使 其加載應(yīng)力分別達(dá)到實(shí)驗(yàn)方案要求。
[0017] 應(yīng)力CT掃描系統(tǒng)主要是對(duì)壓裂后的煤樣進(jìn)行掃描，本實(shí)用新型可W對(duì)不同壓裂工 藝、不同施工參數(shù)下的裂縫形態(tài)進(jìn)行直觀觀測(cè)，為儲(chǔ)層改造優(yōu)化提供指導(dǎo)，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0018] (2)加載裝置的合理設(shè)計(jì)，可W實(shí)現(xiàn)Ξ個(gè)方向不同的加載應(yīng)力，更接近于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際； 臀樣品缸的合理設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了煤樣的有效加載，避免了加載板之間的相互影響;寧通過(guò)該裝 置可W對(duì)不同壓裂工藝、不同施工參數(shù)下的裂縫形態(tài)進(jìn)行直觀觀測(cè)，為儲(chǔ)層改造優(yōu)化提供 指導(dǎo)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖2是本實(shí)用新型承重板結(jié)構(gòu)圖。
[0021] 圖3是本實(shí)用新型樣品缸結(jié)構(gòu)圖。
[0022] 圖4是本實(shí)用新型不含出水孔時(shí)樣品缸結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 如圖1~圖4所示，本實(shí)用新型的不同壓裂工藝下煤儲(chǔ)層裂縫形態(tài)變化模擬測(cè)試裝 置，包括水力壓裂模擬系統(tǒng)、樣品缸系統(tǒng)和作用在樣品缸系統(tǒng)外圍的應(yīng)力加載系統(tǒng)與CT掃 描系統(tǒng)，水力壓裂模擬系統(tǒng)的高壓管線與樣品缸系統(tǒng)的上部加載體連接。
[0024] 樣品缸系統(tǒng)包括樣品壁16外圍的承重板18、加載板15、承重板18與煤樣之間的連 接板19,在連接板19上設(shè)計(jì)有出水孔17,在上部承重板18上連接高壓管線5的一端，另一端 連接壓裂模擬系統(tǒng)，在Ξ個(gè)加載板15上分別設(shè)計(jì)有應(yīng)力加載系統(tǒng)的加載軸20,在承重