[发明专利]一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置及方法

权利要求书

1.一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，其特征是：包括三轴压力实验装置、流体输送控制装置和实验参数监测装置；其中，

所述三轴压力实验装置包括顶端开口设置的套管(1)、冲击波发生器(16)和与冲击波发生器(16)电连接的电源控制柜(17)，套管(1)顶端密封连接有电缆密封器(11)；所述套管(1)内同轴设置有岩样(15)，冲击波发生器(16)置于岩样(15)内；所述套管(1)顶端设有与岩样(15)顶面抵触的上底座(12)，套管(1)底端设有与岩样(15)底面抵触的下底座(13)；

所述流体输送控制装置包括压裂液箱(2)、第一管路(21)、第二管路(22)、第三管路(23)和第四管路(24)；所述第一管路(21)的两端分别与压裂液箱(2)和套管(1)顶端连通，第一管路(21)靠近压裂液箱(2)的进口端设有压裂泵(211)，第一管路(21)靠近套管(1)的出口端设有第一调节阀(212)；所述第二管路(22)的两端分别与压裂液箱(2)和套管(1)内侧壁连通，第二管路(22)靠近压裂液箱(2)的进口端设有围压泵(221)，第二管路(22)靠近套管(1)的出口端设有第二调节阀(222)；所述第三管路(23)的两端分别与压裂液箱(2)和套管(1)底端连通，第三管路(23)设有第三调节阀(231)；所述第四管路(24)的两端分别与压裂液箱(2)和套管(1)底端中心连通，第四管路(24)设有第四调节阀(241)；

所述实验参数监测装置包括数据采集系统(3)、流量计(32)和压力传感器(31)，流量计(32)和压力传感器(31)均与数据采集系统(3)连接；所述流量计(32)安装在第三管路(23)上，且位于第三调节阀(231)与套管(1)之间；所述压力传感器(31)安装在第四管路(24)上，且位于第四调节阀(241)与套管(1)之间。

2.根据权利要求1所述的一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，其特征是：所述套管(1)顶端与上底座(12)之间以及套管(1)底端与下底座(13)之间均设有保护垫层(14)。

3.根据权利要求2所述的一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，其特征是：所述保护垫层(14)为环氧树脂胶结层。

4.根据权利要求1所述的一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，其特征是：所述第四管路(24)设有过滤器(242)，过滤器(242)位于第四调节阀(241)与套管(1)之间。

5.根据权利要求1所述的一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，其特征是：所述三轴压力实验装置的最大载荷轴压为2800-3200KN，最大围压为35-45MPa。

6.根据权利要求1所述的一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，其特征是：所述岩样(15)的直径为0-50mm，长度为0-100mm。

7.一种脉冲波强化水力压裂评价实验方法，其特征是：该方法基于权利要求1-6任意一项所述的一种脉冲波强化水力压裂评价实验装置，包括以下步骤：

S1：将配制好的、符合实验要求的压裂液存放于压裂液箱(2)中备用，选取制备符合实验要求的测试岩样(15)备用；

S2：对压裂前的岩样(15)渗透率Kb进行测定；将压裂前的测试岩样(15)装入套管(1)，选用地层水或标准盐水作为流动实验介质，关闭第一调节阀(212)、打开第三调节阀(231)，使实验介质从套管(1)的下方压入岩样(15)开始进行驱替；通过第三调节阀(231)控制流体的流量及压力，当流量和压差趋于稳定，测定岩样(15)渗透率，记录注入的流体流量和压力差，并根据计算公式编制计算机软件程序，计算出岩样(15)的渗透率，实时掌握渗透率变化情况；

S3，将测试岩样(15)重新装入套管(1)中，根据实验要求，调整三轴压力实验装置的参数；

S4，用压裂泵(211)加压使压裂液经过第一调节阀(212)到冲击波发生器(16)，通过电源控制柜(17)控制冲击波发生器(16)，产生的冲击波压裂岩样(15)，压裂液从套管(1)下端中心处流出，经过第四调节阀(241)后流到压裂液箱(2)，压裂结束，记录实验过程中的各项数据；

S5，对压裂后的岩样(15)渗透率Ka进行测定：当冲击波压裂岩样(15)后，关闭第一调节阀(212)和第四调节阀(241)，通过第三调节阀(231)控制流体的流量及压力；压裂液从套管(1)下端中心处流出时，记录压裂液和携岩液体的流量、总累积量和压力差，并重复S2的方法测定岩样(15)受到压裂和压裂液作用下实验介质的渗透率；

S6，压裂实验结束后，取出岩样(15)，关闭运行的压裂泵(211)和围压泵(221)，关闭第一调节阀(212)、第二调节阀(222)、第三调节阀(231)、第四调节阀(241)，并将压裂废液合理处理。