[发明专利]一种脉动CO2

权利要求书

1.一种脉动CO₂泡沫压裂及评价模拟一体化试验装置，其特征在于，包括数据采集控制系统、渗透率测量系统、三轴岩心夹持器、声发射监测系统、脉动压裂控制系统、高温高压泡沫性能评价系统、泡沫压裂液定量注入系统和CO₂增压液化系统；

所述三轴岩心夹持器包括夹持器主体、平流泵一、左侧堵头、右侧堵头和多个声波传导杆，夹持器主体内设有三轴加载机构，岩心试样设置在三轴加载机构内，岩心试样上设有钻孔；平流泵一通过两个分支管路与三轴加载机构连接，用于控制三轴加载机构对岩心试样施加三轴围压模拟井下实际应力情况；夹持器主体两端均开设端口，左侧堵头和右侧堵头分别设置在两个端口处，用于封堵两个端口；多个声波传导杆一端分别伸入夹持器主体内，并与岩心试样表面贴合接触；且各个声波传导杆的侧部与夹持器主体固定连接；夹持器主体外部被加热套一包裹；

所述声发射监测系统与三轴岩心夹持器的多个声波传导杆连接，用于监测压裂过程中试样内部裂缝扩展规律及能量释放特征，所述声发射监测系统包括声信号处理计算机、声发射采集仪、多个声信号放大器和多个声发射探头，声信号处理计算机与声发射采集仪连接，声发射采集仪通过多个声信号放大器分别与多个声发射探头连接；各个声发射探头分别与各个声波传导杆另一端贴合；

所述CO₂增压液化系统包括CO₂气瓶、增压泵以及高压活塞容器三，CO₂气瓶与高压活塞容器三的进气口通过管路连接，增压泵与高压活塞容器三通过管路连接，为其提供动力；

所述泡沫压裂液定量注入系统包括平流泵二、高压活塞容器一、高压活塞容器二和回压装置，平流泵二通过管路分别与高压活塞容器一和高压活塞容器二连接，为其提供动力；高压活塞容器一的端口与高压活塞容器三的出口和回压装置的进口通过管路连接，回压装置的出口与高压活塞容器二的端口通过管路连接；

所述高温高压泡沫性能评价系统包括泡沫发生器、工业相机、高温高压可视窗、搅拌电机和控制器，搅拌电机装在泡沫发生器底部，且其输出轴伸入泡沫发生器内，搅拌电机的输出轴上装有搅拌机扇叶，用于搅拌发泡；高温高压可视窗装在泡沫发生器侧部，工业相机放置在相机支架上、并正对高温高压可视窗，用于拍摄泡沫发生器内部在高温高压下泡沫的形态变化；泡沫发生器外部被加热套二包裹；控制器用于控制加热套二的加热温度及搅拌电机的搅拌速率；泡沫发生器的进口通过管路与回压装置的出口和高压活塞容器二的端口连接；泡沫发生器的出口连接压裂管路一端，压裂管路另一端与注液管一端连接，注液管另一端为注液口，其经过左侧堵头伸入夹持器主体，并达到岩心试样的钻孔内；泡沫发生器与夹持器主体之间的压裂管路上装有背压阀，所述高温高压可视窗上设有标尺；

所述脉动压裂控制系统包括伺服变频控制系统、脉动泵和伺服增压缸，伺服增压缸的出口通过管路与泡沫发生器的增压口连接，伺服增压缸的进口通过管路与脉动泵的输出端连接，伺服变频控制系统用于控制脉动泵的脉动频率及脉动幅值；

所述渗透率测量系统包括气源、气体增压泵、流量计、入口高频脉冲压力传感器、排液管、出口高频脉冲压力传感器和排液水杯；气源通过管路与气体增压泵的进口连接，气体增压泵的出口通过管路与背压阀和夹持器主体之间的压裂管路连接；排液管一端与岩心试样接触、另一端为排液出口，排液出口经过右侧堵头伸出夹持器主体与排液水杯连接；流量计设置在气体增压泵的出口处，入口高频脉冲压力传感器装在处于夹持器主体外部的压裂管路上；出口高频脉冲压力传感器装在处于夹持器主体外部的排液管上；

所述数据采集控制系统用于控制增压泵、气体增压泵、平流泵一、平流泵二、伺服变频控制系统和脉动泵的工作状态；流量计、入口高频脉冲压力传感器、出口高频脉冲压力传感器、工业相机、控制器、加热套一和加热套二均接入数据采集控制系统，数据采集控制系统对接收的气体流量、入口压力、出口压力、泡沫形态、加热控温数据进行数据计算处理；

在气源和气体增压泵之间的管路上设有截止阀一；在气体增压泵和注液管之间的管路上设有截止阀二；平流泵一与三轴加载机构之间的两个分支管路上分别设有截止阀三和截止阀四；泡沫发生器上装有泄压阀一和压力表一；平流泵二与高压活塞容器一之间的管路上装有截止阀六，平流泵二与高压活塞容器二之间的管路上装有截止阀五；高压活塞容器二上装有压力表二，高压活塞容器二的端口处装有截止阀七；高压活塞容器一上装有压力表三和泄压阀二，高压活塞容器一的端口处装有截止阀八，高压活塞容器一和回压装置之间的管路上装有压力表四；截止阀七与回压装置之间的管路上设有注入管，注入管上装有截止阀九；增压泵与高压活塞容器三之间的管路上装有截止阀十；CO₂气瓶与高压活塞容器三之间的管路上装有截止阀十一；高压活塞容器三上装有泄压阀三和压力表五，高压活塞容器三的端口处装有截止阀十二。