[发明专利]基于电阻变化的CO2

权利要求书

1.基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置，其特征在于，包括压裂段封孔器、流体中心注入管、孔底压力测量模块、孔底温度测量模块、模数转换器和计算机，压裂段封孔器与流体中心注入管通过端部连接形成密封整体；孔底压力测量模块包括电阻应变压力传感器和孔底压力测量导管；孔底温度测量模块包括微型铂电阻元件、导电柱和温度变送器；孔底压力测量导管的底端及微型铂电阻元件设置在压裂段封孔器内；所述模数转换器将所述孔底压力测量模块和所述孔底温度测量模块测得的电阻值转换成数字信号传输给所述计算机并实现存储；

所述压裂段封孔器的位于压裂段区域的外管壁设有上环形沟槽和下环形沟槽；上环形沟槽和下环形沟槽之间的所述压裂段封孔器的外管壁内缩与试样压裂孔壁之间形成压裂环腔，所述压裂段封孔器的位于压裂段区域的外管壁的中心位置开设流体注入孔与所述压裂环腔相连通；上环形沟槽和下环形沟槽之间的距离根据压裂试样高度和所述压裂环腔高度确定；形成上环形沟槽、下环形沟槽的上、下台阶高度根据所述压裂段封孔器材质、上环形沟槽及下环形沟槽尺寸和所述压裂环腔所承受的压力确定；上环形沟槽和下环形沟槽中安有密封件以保证所述压裂环腔流体注入的密封性；

所述流体中心注入管通过接头一与接头主体连接；所述流体中心注入管底部与所述压裂段封孔器顶部通过焊接相连组合成整体且保证流体注入的密封性；输入管通过接头二与所述接头主体连接，流体从所述输入管注入至所述流体中心注入管；所述输入管与接头二通过压帽和双卡套锁紧；接头一和接头二与所述接头主体通过锥管螺纹密封；

所述孔底压力测量导管的底端放置于所述流体注入孔附近；所述孔底压力测量导管的顶端穿过所述接头主体与所述电阻应变压力传感器相连；所述孔底压力测量导管与接头三通过压帽和双卡套锁紧；接头三与所述接头主体通过锥管螺纹密封；

所述微型铂电阻元件置于所述流体注入孔附近，与所述孔底压力测量导管底端相齐平；

所述导电柱将所述微型铂电阻元件监测得到的电阻信号通过焊接在所述导电柱上的防水导线引至所述温度变送器，将电阻信号引出压裂腔内的压力环境；所述导电柱与所述防水导线的焊接处及所述导电柱的裸露部分使用绝缘防水密封胶涂抹和包裹；

所述模数转换器将所述孔底压力测量模块和所述孔底温度测量模块监测得到的电阻值进行转换得到数字信号，并将所述数字信号传输至所述计算机进行电阻与压力、电阻与温度的换算，判断出不同温度和压力下的CO₂相态并进行CO₂致裂全程的数据存储。

2.根据权利要求1所述的基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置，其特征在于，所述微型铂电阻元件的两根引线分别与两根导线一端通过焊接连接，连接处形成两个焊接点，两个所述焊接点处分别通过热缩管封装且形成一定错位来达到绝缘的目的；两根所述导线另一端分别与两个所述导电柱连接，所述导线直径根据试样压裂孔尺寸和所述流体中心注入管确定；两个接头四设置在所述接头主体两侧，接头四与所述接头主体通过锥管螺纹密封；接头四的中心设有聚四氟乙烯密封塞，所述导电柱设置在所述聚四氟乙烯密封塞中，通过压帽压缩所述聚四氟乙烯密封塞使其产生变形，实现高压密封；所述聚四氟乙烯密封塞将所述导电柱与接头四的内侧壁隔离起到绝缘的作用。

3.基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测方法，其特征在于，利用如权利要求2所述的基于电阻变化的CO₂压裂孔内相态变化监测装置，包括如下步骤：

步骤1：准备试样并沿试样轴线方向钻取中心钻孔；对试样中心钻孔上端内部进行打磨倒角，倒角标准是能够直接放入所述下环形沟槽中的密封件；

步骤2：将所述接头主体与接头一、接头二、接头三、接头四锁紧，形成集注入-测温-测压于一体的集成结构；

步骤3：将步骤2中所述的集成结构连接至试样；

步骤4：打开所述计算机，检查所述孔底压力测量模块和所述孔底温度测量模块采集的电阻信号是否正常；

步骤5：通过所述输入管注入压裂液，开展致裂试验；

步骤6：将孔底压力测量模块和所述孔底温度测量模块采集的电阻信号通过所述模数转换器将电阻信号转换成数字信号传输给所述计算机，所述计算机同步实时采集、显示、记录并存储。