[发明专利]一种水力压裂和微波致裂联合增透页岩的实验装置及方法

权利要求书

1.一种水力压裂和微波致裂联合增透页岩的实验装置，其特征在于：三轴压力室单元、围压与轴压控制单元、水力压裂控制单元、微波致裂控制单元及渗透控制单元；所述三轴压力室单元包括压力室壳体、下部承压台、自平衡活塞、球面压头、上压头、轴压加载腔、围压加载腔；所述压力室壳体采用底端开口的圆柱筒型结构，压力室壳体竖直设置，所述下部承压台与压力室壳体的底端开口密封连接配合；所述自平衡活塞位于压力室壳体内部顶端，自平衡活塞与压力室壳体顶部壁板之间的腔室为轴压加载腔，自平衡活塞的活塞杆朝下延伸至压力室壳体内部的围压加载腔；在所述下部承压台上表面中心设有试样承载凸台，圆柱型的页岩试样竖直放置在试样承载凸台上，在页岩试样与试样承载凸台之间设置有下多孔垫片，所述上压头竖直放置在页岩试样顶端，在页岩试样与上压头之间设置有上多孔垫片，所述球面压头设置在上压头与自平衡活塞的活塞杆之间；在所述页岩试样外表面包覆有金属屏蔽网，在金属屏蔽网外部包覆有热缩套管，且热缩套管的上端延伸包覆在上压头上，热缩套管的下端延伸包覆在试样承载凸台上；在所述热缩套管外周侧套装有螺旋冷却盘管，在所述压力室壳体外部设置有高低温循环一体机，所述螺旋冷却盘管通过冷却循环管路与高低温循环一体机相连通；在所述上压头与下部承压台之间连接有压弹式轴向位移传感器且分立两侧；在所述围压加载腔所处的压力室壳体内表面设置有线圈式加热器；在所述热缩套管外表面贴装有第一温度传感器，在所述下部承压台上表面安装有第二温度传感器和第三温度传感器；所述微波致裂控制单元包括微波发射探头和微波发生器；在所述页岩试样下半段的内部中心开设有微波致裂孔，在页岩试样上半段的内部中心开设有水力压裂孔；所述微波发射探头位于微波致裂孔内，所述微波发生器位于压力室壳体外部，微波发生器与微波发射探头通过微波传输线相连；在所述压力室壳体内部设有水力压裂管，水力压裂管一端通过上压头内开设的通道密封插装在水力压裂孔内，水力压裂管另一端通过下部承压台内开设的通道延伸至压力室壳体外部并接入水力压裂控制单元；在所述压力室壳体内部设有上渗流通气管，上渗流通气管一端通过上压头内开设的通道与页岩试样上表面密封连通，上渗流通气管另一端通过下部承压台内开设的通道延伸至压力室壳体外部并接入渗透控制单元；在所述下部承压台内设有下渗流通气管，下渗流通气管一端与页岩试样下表面密封连通，下渗流通气管另一端延伸至压力室壳体外部并接入渗透控制单元；在所述轴压加载腔所在处的压力室壳体侧向壁板上开设有轴压加载孔，轴压加载腔通过轴压加载孔接入围压与轴压控制单元；在所述下部承压台内开设有围压加载孔，围压加载腔通过围压加载孔接入围压与轴压控制单元；在所述围压加载腔所在处的压力室壳体侧向壁板上开设有压缩空气注入孔，在压力室壳体外部设置有空压机，所述围压加载腔通过压缩空气注入孔与空压机相连，在压缩空气注入孔与空压机之间的管路上设置有第一截止阀。

2.根据权利要求1所述的一种水力压裂和微波致裂联合增透页岩的实验装置，其特征在于：所述围压与轴压控制单元包括轴压泵、围压泵及控油油箱；所述轴压泵通过管路与轴压加载孔相连通，在轴压泵与轴压加载孔之间的管路上依次设置有第二截止阀、第一压力传感器、第一三通、第一稳压阀及第二三通；所述围压泵通过管路与围压加载孔相连通，在围压泵与围压加载孔之间的管路上依次设置有第三截止阀、第二压力传感器、第三三通、第二稳压阀及第四三通；所述第一三通与第三三通通过管路相连通，在第一三通与第三三通之间的管路上依次设置有第四截止阀、第五三通、第六三通、第七三通及第五截止阀；所述控油油箱与第六三通相连通；所述第二三通与第五三通通过管路相连通，在第二三通与第五三通之间的管路上依次设置有第六截止阀和第一单向阀；所述第四三通与第七三通通过管路相连通，在第四三通与第七三通之间的管路上依次设置有第七截止阀和第二单向阀。