[发明专利]页岩气水力压裂物理模拟试验系统

权利要求书

1.一种页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，包括：真三轴模块、水力伺服泵压模块、声发射模块、水力含砂压裂模块以及控制装置，其中，

所述真三轴模块包括试样放置室、用于对放入试样放置室中的试样进行加压的方形压块，以及与所述方形压块连接以驱动其对试样进行加压的第一液压装置，所述方形压块设有三个，三个方形压块在水平、垂直和竖直三个方向挤压试样，每一所述方形压块对应设置一所述第一液压装置；

所述声发射模块包括安装于所述试样放置室内的声发射探头，以及与所述声发射探头电连接的全信息声发射分析仪主机，所述控制装置与全信息声发射分析仪主机电连接；

所述水力伺服泵压模块包括箱体以及用于向试样中预置井筒内注入清水压裂液的高压注入泵，所述箱体中的清水压裂液通过管道与试样中预置井筒连接；

所述水力含砂压裂模块包括与所述水力伺服泵压模块的管道连通的含砂液容器，以及用于驱动所述含砂液容器中的含砂液进入试样中预置井筒内的第二液压装置，所述第二液压装置包括第二液压油箱体、第二液压电动泵、第二三级四通电液伺服阀、第二溢流阀、第二液压缸以及第二液压活塞；所述含砂液容器上设有用于将其腔室中含砂液向其出口挤压的且与第二液压活塞连接的推力活塞，所述第二液压电动泵的一端通过管道连接第二液压油箱体，另一端通过管道连接所述第二三级四通电液伺服阀的第一端；所述第二三级四通电液伺服阀的第二端通过管道连接第二液压油箱体，第三端通过管道连接第二液压缸的第一入口，第四端通过管道连接第二液压缸的第二入口；所述第二溢流阀的一端通过管道连接第二液压油箱体，另一端与第二三级四通电液伺服阀的第一端和第二液压电动泵之间的节点连接；所述第二液压活塞位于所述第二液压缸中且与所述推力活塞连接以挤压其腔室中的含砂液；

所述控制装置还与所述水力伺服泵压模块以及水力含砂压裂模块电连接。

2.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述水力伺服泵压模块设有两个清水压裂液箱体和两个高压注入泵以组成两组注入管道，每一清水压裂液箱体对应一所述高压注入泵，两所述高压注入泵的出口分别通过独立的管道与试样上的两井筒连接，所述水力含砂压裂模块设置有两个，每一所述高压注入泵的出口均与一所述含砂液容器的出口连通。

3.如权利要求2所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述高压注入泵与试样上井筒连接的管道上还安装有单向阀。

4.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述第一液压装置包括第一液压油油箱、第一液压电动泵、第一三级四通电液伺服阀、第一溢流阀、第一液压缸以及第一液压活塞；所述第一液压电动泵的一端通过管道连接第一液压油油箱，另一端通过管道连接所述第一三级四通电液伺服阀的第一端；所述第一三级四通电液伺服阀的第二端通过管道连接第一液压油油箱，第三端通过管道连接第一液压缸的第一入口，第四端通过管道连接第一液压缸的第二入口；所述第一溢流阀的一端通过管道连接第一液压油油箱，另一端与第一三级四通电液伺服阀的第一端和第一液压电动泵之间的节点连接；所述第一液压活塞位于第一液压电动泵且与活动压块连接。

5.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述含砂液容器的侧壁上安装有磁子搅拌定子线圈，所述含砂液容器的腔室中安装有磁子搅拌转子，所述磁子搅拌转子在磁子搅拌定子线圈的作用下旋转以搅拌所述含砂液容器中的含砂液。

6.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述含砂液容器出口处管道上还安装有压力传感器，所述含砂液容器上还安装有用于检测其含砂液流量的位移传感器。

7.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述第二三级四通电液伺服阀为带电反馈的三级四通电液伺服阀。

8.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述真三轴模块还设有用于将试样送入其腔室中的送样装置，该送样装置安装于真三轴模块上可活动且通过螺栓固定。

9.如权利要求1所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述高压注入泵出口的管道上设有与试样上井筒螺纹母扣配合的螺纹公扣。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的页岩气水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，在试样放置室内，与两个方向的方形压块对立的两个内面上，分别固定有一钢板，钢板内放置有用于容纳探头及电缆线的凹槽，每个钢板上均布有四个所述声发射探头。