且分別測(cè)試X射線對(duì)巖芯10的入射劑量和出射劑量，試樣槽座設(shè)置于X射線劑量?jī)xA3與X射線劑量?jī)xB4之間，X射線劑量?jī)xA3設(shè)置于X射線管2前端，X射線管2末端連接金屬靶I，金屬靶I連接超高壓變壓器6，超高壓變壓器6依次連接控制器7和計(jì)算機(jī)8，接收器5設(shè)置于X射線劑量?jī)xB4的背面且與X射線管2通過(guò)電纜連接。
[0032]具體的，如圖3所示，試樣槽座由試樣上槽座16和試樣下槽座9組成，試樣上槽座16下端設(shè)有凹槽27，試樣下槽座9上端插入凹槽27內(nèi)，試樣上槽座16的凹槽27邊緣設(shè)有橡膠墊片26，巖芯10設(shè)置在試樣上槽座16和試樣下槽座9之間的凹槽27內(nèi)。
[0033]進(jìn)一步的，為了能夠控制千斤頂18的調(diào)節(jié)速度，千斤頂18上還設(shè)有調(diào)速開關(guān)19。
[0034]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，試樣槽座由鋼化玻璃材料制成，選用鋼化玻璃作為加工試樣槽座的原材料，這避免了因以往設(shè)計(jì)選用鋼材等金屬材料對(duì)X-射線吸收量太高而影響影像效果。
[0035]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，為了使測(cè)試效果更佳準(zhǔn)確，巖芯10的中心小孔的直徑為5mm，深度為170mm。
[0036]如圖4所示，用上述裝置測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的方法，包括以下步驟:
[0037]I)從巖芯庫(kù)選取直徑Φ = 100mm,高度H = 200mm巖芯作為測(cè)試材料；
[0038]2)對(duì)巖芯鉆施Φ為5mm深度H為170mm的中心小孔；
[0039]3)將巖芯置于試樣槽座并通過(guò)毛細(xì)銅管連接高壓注水泵；
[0040]4)將固體支撐劑用造影液浸泡過(guò)后混入水槽中的水基壓裂液內(nèi)；
[0041]5)啟動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)加載至固定壓力，啟動(dòng)油壓泵調(diào)節(jié)油壓流速來(lái)控制千斤頂對(duì)試樣槽座內(nèi)巖芯的加載；
[0042]6)啟動(dòng)X射線檢測(cè)機(jī)觀測(cè)支撐劑在巖芯裂縫中流動(dòng)狀態(tài)；
[0043]7)測(cè)試和記錄注入固定量壓裂液的巖芯對(duì)X-射線劑量吸收量；
[0044]8)啟動(dòng)油壓泵控制千斤頂對(duì)試樣槽座內(nèi)的巖芯進(jìn)行擠壓從而控制壓裂液回流并記錄回流量；
[0045]9)啟動(dòng)X射線檢測(cè)機(jī)觀測(cè)裂隙閉合壓裂液回流過(guò)程中固體支撐劑在巖芯裂縫中的狀態(tài)；
[0046]10)測(cè)試和記錄壓裂液回流后的巖芯對(duì)X-射線劑量吸收量。
[0047]本發(fā)明通過(guò)借助X-射線掃描、醫(yī)學(xué)造影、水力壓裂及力學(xué)測(cè)試綜合技術(shù)手段，通過(guò)設(shè)計(jì)頁(yè)巖層巖芯水力壓裂實(shí)驗(yàn)，主要解決了以下三方面問(wèn)題:
[0048]1.獲得了巖芯內(nèi)部水力壓裂裂紋擴(kuò)展和固體支撐劑形態(tài)分布影像；
[0049]固體支撐劑如陶粒，砂粒具有高孔隙度特性，因此可吸收液體造影劑泛影葡胺，浸泡過(guò)造影液后的固體支撐劑在X-射線掃描影像下呈高清亮子點(diǎn)。因此對(duì)頁(yè)巖層巖芯進(jìn)行水力壓裂，注入浸泡造影劑后的支撐劑壓裂液，通過(guò)X-射線掃描技術(shù)可獲得巖芯內(nèi)部水力壓裂裂紋擴(kuò)展和固體支撐劑形態(tài)分布影像；
[0050]2.實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確模擬原始應(yīng)力場(chǎng)條件下的支撐劑抗破碎能力測(cè)試；
[0051]計(jì)算頁(yè)巖層原始應(yīng)力場(chǎng)大小，對(duì)頁(yè)巖層巖芯進(jìn)行圍壓加載，通過(guò)輪輻壓力傳感器和液壓千斤頂控制加載力，在巖芯內(nèi)部裂縫閉合與壓裂液回流后，通過(guò)X-射線掃描獲取壓裂液回流后的巖芯內(nèi)部亮子點(diǎn)影像，通過(guò)計(jì)算亮子點(diǎn)影像面積，可評(píng)價(jià)固體支撐劑抗破碎能力。
[0052]3.獲得了固體支撐劑支撐鎖砂效果的醫(yī)學(xué)影像指標(biāo)量。
[0053]水力壓裂壓裂液固體支撐劑支撐效果通常依靠壓裂液回流量，出砂量等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)。浸泡過(guò)造影液(泛影葡胺)的固體支撐劑對(duì)X-射線吸收率較高，本專列通過(guò)計(jì)算壓裂液回流前后巖芯對(duì)X-射線的吸收量(Δ Gray)，評(píng)估支撐劑鎖砂效果。
[0054]本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的裝置，其特征在于:包括可加載力學(xué)裝置、試樣槽座和X射線檢測(cè)機(jī)，所述試樣槽座中設(shè)有巖芯，巖芯鉆有中心小孔，中心小孔內(nèi)插入毛細(xì)銅管，所述毛細(xì)銅管的端部連接高壓注水泵和水槽，水槽中盛有混合固體支撐劑的水基壓裂液，所述可加載力學(xué)裝置包括頂盤、底盤和連桿組成的支架、輪輻壓力傳感器、數(shù)顯表、計(jì)算機(jī)、千斤頂、載盤、應(yīng)力均布砣、油壓泵和流量計(jì)，載盤設(shè)置在連桿上且可沿著連桿上下移動(dòng)，輪輻壓力傳感器設(shè)置于頂盤下端面，輪輻壓力傳感器連接數(shù)顯表和計(jì)算機(jī)，試樣槽座設(shè)置于輪輻傳感器與載盤之間，應(yīng)力均布砣設(shè)置在載盤下端面，千斤頂?shù)牡撞抗潭ㄔ诘妆P上，千斤頂?shù)捻敹伺c應(yīng)力均布砣連接，所述千斤頂連接有油壓泵，油壓泵與千斤頂之間設(shè)有流量計(jì)；所述X射線檢測(cè)機(jī)由金屬靶、X射線管、X射線劑量?jī)xA、X射線劑量?jī)xB、接收器、超高壓變壓器、控制器和計(jì)算機(jī)組成，X射線劑量?jī)xA與X射線劑量?jī)xB相對(duì)設(shè)置且分別測(cè)試X射線對(duì)巖芯的入射劑量和出射劑量，試樣槽座設(shè)置于X射線劑量?jī)xA與X射線劑量?jī)xB之間，X射線劑量?jī)xA設(shè)置于X射線管前端，X射線管末端連接金屬靶，金屬靶連接超高壓變壓器，超高壓變壓器依次連接控制器和計(jì)算機(jī)，接收器設(shè)置于X射線劑量?jī)xB的背面且與X射線管通過(guò)電纜連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的裝置，其特征在于:所述試樣槽座由試樣上槽座和試樣下槽座組成，試樣上槽座下端設(shè)有凹槽，試樣下槽座上端插入凹槽內(nèi)，所述試樣上槽座的凹槽邊緣設(shè)有橡膠墊片，所述巖芯設(shè)置在試樣上槽座和試樣下槽座之間的凹槽內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的裝置，其特征在于:所述千斤頂上還設(shè)有調(diào)速開關(guān)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的裝置，其特征在于:所述試樣槽座由鋼化玻璃材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的裝置，其特征在于:所述巖芯的中心小孔的直徑為5_，深度為170_。6.一種如權(quán)利要求1所述的測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)從巖芯庫(kù)選取直徑Φ= 10mm，高度H = 200mm巖芯作為測(cè)試材料； 2)對(duì)巖芯鉆施Φ為5mm深度H為170mm的中心小孔； 3)將巖芯置于試樣槽座并通過(guò)毛細(xì)銅管連接高壓注水泵； 4)將固體支撐劑用造影液浸泡過(guò)后混入水槽中的水基壓裂液內(nèi)； 5)啟動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)加載至固定壓力，啟動(dòng)油壓泵調(diào)節(jié)油壓流速來(lái)控制千斤頂對(duì)試樣槽座內(nèi)巖芯的加載； 6)啟動(dòng)X射線檢測(cè)機(jī)觀測(cè)支撐劑在巖芯裂縫中流動(dòng)狀態(tài)； 7)測(cè)試和記錄注入固定量壓裂液的巖芯對(duì)X-射線劑量吸收量； 8)啟動(dòng)油壓泵控制千斤頂對(duì)試樣槽座內(nèi)的巖芯進(jìn)行擠壓從而控制壓裂液回流并記錄回流量； 9)啟動(dòng)X射線檢測(cè)機(jī)觀測(cè)裂隙閉合壓裂液回流過(guò)程中固體支撐劑在巖芯裂縫中的狀態(tài)； 10)測(cè)試和記錄壓裂液回流后的巖芯對(duì)X-射線劑量吸收量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測(cè)試水力壓裂液中固體支撐劑支撐效果的裝置及其方法，包括試樣槽座、X射線檢測(cè)機(jī)、高壓注水泵和壓力測(cè)試機(jī)，針對(duì)頁(yè)巖氣開采水力壓裂技術(shù)中使用的水基壓裂液固體支撐劑效果測(cè)試問(wèn)題，首次采用X-射線掃描、醫(yī)學(xué)造影、水力壓裂及力學(xué)測(cè)試綜合技術(shù)手段，尤其以醫(yī)學(xué)造影技術(shù)對(duì)固體支撐劑的造影為創(chuàng)新，通過(guò)跟蹤和觀測(cè)固體支撐劑在頁(yè)巖巖芯裂縫中的流動(dòng)狀態(tài)和測(cè)試壓裂液回流后的巖芯對(duì)X-射線吸收量，評(píng)估固體支撐劑支撐效果，這種方法是首次提出，科學(xué)可靠，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，現(xiàn)有的其它技術(shù)無(wú)可替代。
【IPC分類】G01N3/10, G01N23/04, G01N23/083
【公開號(hào)】CN104990800
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510459937
【發(fā)明人】來(lái)興平, 孫歡, 單鵬飛, 曹建濤, 呂兆海, 崔峰, 王春龍, 崔娜
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日