[发明专利]极端深层环境下高温岩石压裂试验系统

说明书

本发明涉及深层能源开发(深层油气开采、地热开发)等技术领域，特别地涉及一种极端深层环境下高温岩石压裂试验系统。所述试验系统包括注入系统、三轴加载和高温系统、智能控制系统，其中注入系统可灵活选择多种压裂液进行压裂试验，三轴加载和高温系统中安置试样，可实现真实模拟深层、超深层极端环境，并进行具体压裂试验研究，智能控制系统与注入系统、三轴加载和高温系统相连接，可通过计算机控制试验并监测数据。本发明可实现多种压裂液有选择性地与极端环境下高温、高地应力条件的耦合试验研究，为深层、超深层地质资源开采提供试验参考。

技术领域

本发明涉及深层能源开发(深层油气开采、地热开发)等技术领域，特别地涉及一种极端深层环境下高温岩石压裂试验系统。

背景技术

随着世界经济的急速发展，人类对地质资源的需求量也与日俱增，在日复一日的资源开采中，地表浅层资源量逐渐无法满足人类的需求，资源开采向深层、超深层进军已成为大势所趋。深层油气资源是近十年全球探明储量的增长主体，不断突破有效资源保持深度下限。2008～2018年，全球在4000m以下深地层新增油气探明储量234亿吨油当量，超过同期全球新增油气储量的60％，油气钻探最大深度达到12869m。我国深层油气勘探已经从过去的4000～5000m扩展到6000～8000m。如我国塔里木盆地寒武系特深层，勘探深度由顺北地区奥陶系7000～8000米的超深层，拓展到盆地北部寒武系8000～9000米的特深层。

目前以石油天然气为主的深层、超深层地质资源，受到人类的广泛关注，同时地热资源作为一种宝贵、绿色的可再生能源，具有天然气不可比拟的众多优势，也受到越来越多学者的关注。目前已探明的地热资源储量十分巨大，但是对其如何有效开采的研究还较为稀缺，已有学者提出利用类似水力压裂的方法进行地热开采，但还不够完善。

无论是石油天然气资源还是地热资源，其开采向深层、超深层发展已是必然，而目前使用压裂技术进行的研究多是独立研究，且多是对一种压裂液进行研究。深层、超深层岩石往往处于高温、高地应力等极端环境下，目前针对于此的综合研究较少，难以真实模拟极端环境下的压裂过程。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种极端深层环境下高温岩石压裂试验系统，包括注入系统、三轴加载和高温系统、智能控制系统。所述注入系统可灵活选择多种压裂液进行压裂试验。所述三轴加载和高温系统中安置试样，通过围压系统和液压缸进行三轴加载，通过高温加热炉提高试验温度，实现真实模拟深层、超深层极端环境，并进行具体压裂试验研究。所述智能控制系统与注入系统、三轴加载和高温系统相连接，可通过计算机控制试验并监测数据。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种极端深层环境下高温岩石压裂试验系统，包括注入系统、三轴加载和高温系统、智能控制系统。其中注入系统包括压裂液钢瓶、低温浴槽、预热器、开关阀门、恒速恒压泵、表面活性剂容器、柱塞泵、多孔介质泡沫发生器、二氧化碳流体容器；三轴加载和高温系统包括流量测量计、压裂液注入管道、压裂液流出管道、电子天平、垫块、刚性加载框架、液压缸、筒体、平衡螺钉、拉紧螺钉、上岩心塞、试样、下岩心塞、固定装置、加热炉、铝合金保护套、保温套、下法兰、轴向加载连接法兰；智能控制系统包括计算机和连接线。

优选地，所述注入系统的特征包括：压裂液钢瓶实时更换，可选择如液氮、液态氦、水、液态二氧化碳、泡沫等多种压裂液进行压裂试验；低温浴槽可控制温度由-10℃至室温，精度为0.1℃；预热器温度调节范围为0℃-80℃，控温精度为±0.5℃，二者结合，用于精确控制温度；多孔介质泡沫发生器可生成泡沫压裂液体系，具有易反排、低滤失、携砂能力强等特点；表面活性剂容器内的表面活性剂可提高泡沫压裂液体系的稳定性；恒速恒压泵由智能控制系统控制，可根据试验要求，实时调节，实现向试样中恒速恒压注入压裂液；柱塞泵可将表面活性剂选择性地添加到多孔介质泡沫发生器中；在注入系统的各个组成部分连接线上皆装有开关阀门，可自由选择开关，控制注入液的成分。