[发明专利]一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置

说明书

本发明涉及一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，属于煤层开采模式试验技术领域，包括第一壳体、第二壳体，第一壳体和第二壳体合并构成一个内部为圆柱体腔体的模拟装置，第一壳体和第二壳体两端圆心位置处设置有插孔，插孔内部插接有测试管，测试管外壁沿圆周环绕设置有煤层样本，煤层样本外侧设置有硅胶介质；第二壳体上表面设置有对称分布的压力传感器和进气接口，测试管一端焊接有便于输送压裂液的端口，且测试管表面开设有等距分布的通孔；通过采集模拟所在地区的煤层样本，经过除杂、粉碎压制后，在测试管表面制成煤层样本，并且在煤层样本表面设置了硅胶介质，可用来模拟煤层所在地层的压力和显示出裂缝的分布形态。

技术领域

本发明属于煤层开采模式试验技术领域，涉及一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置。

背景技术

水力压裂法是一种绝对地应力测量方法。测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。在实际应用前，为了取得良好的施工效果，往往需要进行相应地质条件的水力压裂测试，可为后续实际施工提供更加精确的方案和保障施工效果。

公开号为CN112780265A的用于碎软煤层水力压裂测试的模拟装置，可以获得水平段所处的深度与煤层裂缝之间的关系、射孔的分布和间距与煤层裂缝之间的关系，以及天然裂缝的存在位置和方向对于煤层裂缝产生的关系，同时也可以获得上述影响因素对于裂缝产生影响的权重，以期指导煤层气高效抽采提高生产的方向；但是水力压裂测试模拟设备在实际使用过程中，忽视不同地质应力对压裂效果而产生的影响，并且不同的地质条件和所在地层深度，均会产生不同形式的压裂效果，在模式过程中，无法准确模拟出相应的地质形态，对模拟试验无法提供精确的模拟数据。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有的水力压裂测试模拟设备在实际使用过程中，无法准确模拟出相应的地质形态，无法提供精确的模拟数据，无法有效指导煤层气高效抽采提高生产效率的问题，提供一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，包括第一壳体、第二壳体，第一壳体和第二壳体合并构成一个内部为圆柱体腔体的模拟装置，第一壳体和第二壳体两端圆心位置处设置有插孔，插孔内部插接有测试管，测试管外壁沿圆周环绕设置有煤层样本，煤层样本外侧设置有硅胶介质；第二壳体上表面设置有对称分布的压力传感器和进气接口，测试管一端焊接有便于输送压裂液的端口，且测试管表面开设有等距分布的通孔。

本基础方案的有益效果在于：通过设置进气口，可以向第一壳体和第二壳体内部注入空气，气压增加，能够对硅胶介质表面进行压迫，使得硅胶介质内部产生收缩，端口将增压后的压裂液注入测试管中，随着压裂液的压力增加，压裂液可通过通孔喷出，并贯穿煤层样本，在硅胶介质内形成不同形态的裂缝，实现模拟煤层所在地层的压力和显示出裂缝的分布形态。

进一步，第一壳体和第二壳体相对一侧表面均焊接于定位条，第一壳体和第二壳体通过定位条之间插接有等距分布的若干螺栓，第一壳体和第二壳体通过螺栓固定连接。有益效果：通过焊接于定位条，螺栓将定位条固定，确保第一壳体和第二壳体连接的稳定性。

进一步，第一壳体与第二壳体边缘处均嵌设有密封垫，密封垫均贴合于插孔内部，位于插孔内部的密封垫部分内壁与测试管外壁相贴合。有益效果：通过密封垫，避免气压的泄露。

进一步，第一壳体与第二壳体表面均嵌入安装有对称分布的观察窗。有益效果：便于工作人员观察壳体内部情况。

进一步，通孔布置范围小于煤层样本所在范围。有益效果：便于压裂液通过通孔喷出后贯穿煤层样本。

进一步，硅胶介质采用透明硅胶材料设计。