[实用新型]一种压裂过程应力冻结实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及应力冻结技术领域，特别涉及一种压裂过程应力冻结实验装置。

背景技术

当前，由于非常规储层岩石介质压裂过程中的裂缝演化规律是一个“黑箱”问题。因此，现有实验室对于各种相态压裂介质的压裂过程研究，大多处于对于压裂后形成的缝网展布特征的定性分析上，难以直观显示和准确描述对压裂缝网起裂和扩展起决定性作用的应力场演化过程。

现有技术中也存在采用数值模拟的方法，来定量分析裂缝扩展过程中应力场的分布演化规律的方案，然而，值得关注的是，数值模拟中需要对几何模型、边界条件、网格模型、单元接触与分离、材料参数、本构关系、开裂与破坏准则等一系列问题进行简化，这些简化处理以及计算规模、计算效率等问题都会对压裂应力场的计算精度产生显著影响。特别是，由于实验方法及测试条件的限制，大多数数值模拟结果缺乏实验验证，数值分析的准确性和可靠性存在广泛争议，工程现场难以直接应用。

因此，当前亟需一种实验装置，能够实现对于压裂过程中复杂缝网起裂扩展时裂缝尖端应力场演化规律的直观观测和透明显示。

实用新型内容

本实用新型提供一种压裂过程应力冻结实验装置，以实现对于压裂过程中复杂缝网起裂扩展时裂缝尖端应力场演化规律的直观观测和透明显示。

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种压裂过程应力冻结实验装置，包括：

温控系统，包括温箱，以对设置于所述温箱中的试件根据光敏曲线按照预设温度梯度进行相应的升温和降温处理，以实现对于所述试件的应力冻结；所述试件为通过3D打印机打印得到的透明光敏模型；所述光敏曲线为所述光敏模型的光敏曲线；

对所述试件进行固定和施加相应压力的真三轴伺服加载系统；

对所述试件进行相应的压裂实验的压裂体泵送系统，所述压裂体泵送系统的输出端设置于所述温箱中。

优选的，所述温箱包括：多孔盖板、密封组件及五个开孔温箱壁；其中：

所述多孔盖板和所述五个开孔温箱壁上均设置有活塞杆入口；

所述多孔盖板上设置有两个循环风入口。

优选的，所述温控系统还包括：热源控制系统、直接加热装置、环境加热装置、冷却控制系统、冷却装置及温度检测装置；其中：

所述热源控制系统用于控制所述直接加热装置和所述环境加热装置工作；

所述冷却控制系统用于控制所述冷却装置工作。

优选的，所述直接加热装置包括：六个电加热管和六个加热背板；

所述环境加热装置包括：一个热风机；

所述冷却装置包括：六个冷却管；

所述温度检测装置包括：至少六个温度传感器；

所述电加热管设置于所述加热背板中，用于通过直接加热对所述试件的各个方向进行主要升温处理；

所述热风机用于通过升高环境温度对所述试件进行升温补偿；

所述温度传感器分别设置于所述温箱中和所述真三轴伺服加载系统的压板中；

所述加热背板的一侧与所述真三轴伺服加载系统的活塞杆相连；所述加热背板的另一侧贴装有一块所述压板；

所述冷却控制系统用于控制所述冷却管中的冷却液或冷气注入；

所述冷却管设置于所述压板内侧。

优选的，所述真三轴伺服加载系统包括：梁柱框架、五套伺服作动器、五套伺服分配器、一套伺服油源、一套伺服运动控制系统、液压系统辅料、自适应串联应力传感器、位移传感器、以及试件安装定位装置；其中：

所述试件安装定位装置设置于所述温箱底部；

所述梁柱框架支撑并使各个活塞杆和所述多孔盖板及所述试件安装定位装置实现可控移动；

所述伺服运动控制系统的输出通过相应的伺服分配器控制对应伺服作动器动作；

所述五套伺服作动器分别通过相应的活塞杆和压板实现对于所述试件的上方及水平方向的压力施加；

所述伺服油源与所述液压系统辅料实现所述五套伺服作动器对相应活塞杆的推动；

所述自适应串联应力传感器测量所述试件各个方向的应力；

所述位移传感器测量所述试件各个方向的位移。

优选的，所述自适应串联应力传感器包括：大量程压力传感器、小量程压力传感器、安装套、推力板及弹性体；其中：

所述小量程压力传感器设置于所述安装套内；

所述弹性体设置于所述安装套底部与所述小量程压力传感器之间；

所述推力板与所述安装套顶部之间设置有所述弹性体的变形间隙；