[实用新型]一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及实验装置技术领域，尤其涉及到一种含瓦斯柱状煤体三向应力条 件下水力压裂实验装置。

背景技术

在水力压裂的实验研究方面，国内已有的装置及方法主要有两类，一类是拟三轴 实验装置及方法，将煤岩试样置于拟三轴应力条件下开展压裂实验；另一类是真三轴 实验装置及方法，将煤岩试样置于真三轴应力条件下开展压裂实验。但是煤岩体在井 下是处于瓦斯环境中的，而且煤岩体在地下所受的应力环境必然是各向不同的应力， 因此在瓦斯环境中真三轴应力条件下的压裂实验更符合现场实际条件且更具意义。

但是柱状煤岩体一般均用于拟三轴试验，将试样置于压力罐中，利用油压或气压 加载，此时试样承受的是拟三轴应力，应力方向是由试样表面指向截面的圆心，这种 应力条件是不符合真实情况的。先向压力罐中加入一定压力的瓦斯气体，使试样吸附 一段时间，这样更符合煤岩体处于瓦斯环境中的情况，目前对瓦斯环境中的圆柱体试 样在真三轴条件下的水力压裂实验装置还未见报道，从模拟井下瓦斯环境、真实应力 条件两个方面考虑，研制一种可对易于加工的圆柱体试样进行瓦斯环境中三向应力加 载的水力压裂实验装置是有必要的。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可对易于加工的圆柱体试样在一定压力 的瓦斯气体环境中施加三向应力的水力压裂实验装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压 裂实验装置，包括可容纳圆柱体煤样的密封罐体、瓦斯注入单元、应力加载单元和水力压 裂单元；所述瓦斯注入单元通入所述密封罐体内注入瓦斯气体，所述应力加载单元向所述 密封罐体内的圆柱体煤样施加三向应力；所述水力压裂单元通入所述密封罐体对圆柱体煤 样进行注水压裂。

优选的，所述密封罐体包括侧壁、封盖和底座；所述的封盖通过螺母与侧壁连接。

优选的，所述瓦斯注入单元包括瓦斯气瓶、减压阀、气压管、卸压管和卸压阀；所述 瓦斯气瓶通过减压阀与气压管相连，所述气压管通入到所述密封罐体内，所述卸压管通过 三通与气压管相连，所述卸压管上设有卸压阀。

优选的，所述应力加载单元包括压舌、钢筒、弧形钢板、柱形垫块、高压胶囊、 高压胶管、压力表和加压泵；所述压舌与封盖连接；所述钢筒与密封罐体的侧壁连接； 所述钢筒的前端分别对应连接弧形钢板，其中，三个钢筒内分别安装有柱形垫块和高压胶 囊，所述高压胶囊通过高压胶管与压力表和加压泵连接；

优选的，所述水力压裂单元包括压裂管、压裂泵、水箱和水压记录仪。所述压裂泵与 压裂管连接，所述压裂管依次通过密封罐体的侧壁和弧形钢板通入到圆柱体煤样内，所述 水压记录仪通过三通与压裂管连接。

本实用新型的有益效果为：使用本装置，能够很好地模拟一种真实的井下煤体环 境，并能对不同瓦斯压力下、不同应力条件下的煤体开展水力压裂实验。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。

图1为本实用新型整体结构的示意图；

图2为本实用新型平面结构的示意图。

图中，1—侧壁，2—底座，3—封盖，4—螺母，5—瓦斯气瓶，6—减压阀，7—气 压管，8—三通，9—卸压管，10—卸压阀，11—压舌，12—钢筒，13—弧形钢板，14— 柱形垫块，15—高压胶囊，16—高压胶管，17—压力表，18—加压泵，19—压裂管， 20—压裂泵，21—水箱，22—水压记录仪。

具体实施方式