[发明专利]大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统及方法

说明书

本发明涉及一种大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统，包括原位制样高压釜、围压加载模块、压裂液注入模块和采集模块，原位制样高压釜为方体箱体，原位制样高压釜内放置疏松砂岩，原位制样高压釜的顶部和原位制样高压釜的侧壁分别与围压加载模块相连，当围压加载模块进行施压时，原位制样高压釜的顶部和原位制样高压釜的侧壁能够沿真三轴的施压方向移动，原位制样高压釜的内部设有压裂液注入模块，采集模块分别设置在围压加载模块上和压裂液注入模块上。本发明解决了大尺寸疏松砂岩制样后在保存、运输以及重新装载进常规压裂设备过程中易损坏、内部易产生裂缝从而影响实验效果的问题。

技术领域

本发明涉及水力压裂物理模拟实验技术领域，具体是有大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统及方法。

背景技术

水力压裂是一种利用液体将岩石打开以提供油气运移通道从而提高油气开采率的技术，该技术已被广泛应用于现代石油工业开采。

水力压裂经过多年发展，已经有较好的应用效果，其中，真三轴实验模拟能够较为准确模拟地下岩石压裂。

目前真三轴水力压裂设备大多对取心制备后的大尺寸岩样进行实验，无法满足人工制备大尺寸疏松砂岩并压裂的要求。

疏松砂岩特点鲜明，胶结弱、强度低、塑性强，当使用人工制备的大尺寸岩心时因其胶结非常弱，岩心重量大，移动过程中微小扰动即可能在内部产生裂缝，对压裂实验造成较大影响，所以大尺寸疏松砂岩岩样难以实现先制样后压裂。

因此，急需一种大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统及实验方法，以解决上述背景技术中大尺寸疏松砂岩制样后在保存、运输以及重新装载进常规压裂设备过程中易损坏、影响实验效果的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供的一种大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统，包括原位制样高压釜、围压加载模块、压裂液注入模块和采集模块，所述原位制样高压釜为方体箱体，所述原位制样高压釜内放置疏松砂岩，所述原位制样高压釜的顶部和所述原位制样高压釜的侧壁受力后能够平移，所述原位制样高压釜的顶部和所述原位制样高压釜的侧壁分别与所述围压加载模块相连，当所述围压加载模块进行施压时，所述原位制样高压釜的顶部和所述原位制样高压釜的侧壁能够沿真三轴的施压方向移动，所述原位制样高压釜的内部设有所述压裂液注入模块，所述采集模块分别设置在所述围压加载模块上和所述压裂液注入模块上。

所述的大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统，优选地，所述原位制样高压釜包括钢板和活动加载板，所述钢板和所述活动加载板围合形成方体箱体，相邻的所述钢板之间固定相连，所述活动加载板分别位于所述箱体的顶部和侧壁，所述活动加载板与所述钢板之间相互卡设以实现所述原位制样高压釜的顶部和所述原位制样高压釜的侧壁受力后能够平移，所述活动加载板与所述围压加载模块相连，所述压裂液注入模块从所述原位制样高压釜的底板穿入。

所述的大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统，优选地，所述压裂液注入模块包括柱塞泵、活塞容器、液体流动控制阀门组、驱动液体存放装置和井筒，所述驱动液体存放装置与所述活塞容器通过所述柱塞泵相连，所述驱动液体存放装置与所述活塞容器之间、所述活塞容器与所述井筒之间均设有所述液体流动控制阀门组，所述原位制样高压釜的底板上设有预留孔，所述预留孔内插入所述井筒，所述井筒与所述活塞容器通过压裂管线相连，所述活塞容器上设有所述采集模块。

所述的大尺寸真三轴疏松砂岩原位制样压裂一体化系统，优选地，所述围压加载模块包括三轴液压压头、原位制样压裂试验架和三轴液压压头控制装置，所述原位制样压裂实验架内设有所述三轴液压压头和所述原位制样高压釜，所述三轴液压压头的动力输出端与所述活动加载板相连，所述三轴液压压头的动力输入端与所述三轴液压压头控制装置相连。