[发明专利]可视化压裂模拟实验系统及方法

摘要

本发明涉及一种可视化压裂模拟实验系统及方法。其技术方案是包括可视化压裂模拟实验装置、压力控制模块和数据采集模块，可视化压裂模拟实验装置为四方体形容器，压力控制模块包括伺服控制注入泵、围压泵等，数据采集模块包括压力数据记录仪、高清高频摄像机。本发明的可视化压裂模拟实验装置与透明试样的组合，可使研究人员清楚地了解实验试样内部水力裂缝起裂特性及扩展动态，深化对水力裂缝起裂机理及扩展规律的研究；本实验方法可获得裂缝起裂及扩展的动态录像，可清楚地展示裂缝起裂及扩展规律，且录像数据存储简单，传播方便，可帮助研究人员跨地域交流实验成果。

主权项

一种可视化压裂模拟实验系统，其特征是：包括可视化压裂模拟实验装置（2）、压力控制模块（3）和数据采集模块（1），所述可视化压裂模拟实验装置（2）为四方体形容器，主要由一块带凹槽及螺栓孔眼的上顶盖（15）、一块带凹槽及螺栓孔眼的下底板（17）、两块侧挡板（18）、两块高强度透明材料壁面（12）、四个螺栓（11）、三个胶囊（19）及一个试样室（13）组成；所述上顶盖（15）和下底板（17）加工有螺纹孔眼及凹槽，用于在装配时固定螺栓（11）、高强度透明材料壁面（12）及侧挡板（18）；所述螺栓（11）固定于下底板（17）四角的螺纹孔眼中；所述高强度透明材料壁面（12）及侧挡板（18）固定于下底板凹槽中；所述胶囊（19）和支撑铁块（20）置于侧挡板内侧，胶囊接口（16）与侧挡板孔眼对应；所述试样室（13）由高强度透明材料壁面（12）、胶囊（19）及上顶盖（15）围成，顶部设有模拟井眼（14）；压力控制模块（3）包括一台伺服控制注入泵（4）、三台围压泵（5）、三个压力调节阀（6）、三个压力表（7）、三个放空阀（8）；其中，伺服控制注入泵（4）与模拟井眼（14）相连，用于往实验试样中泵入模拟压裂液致裂实验试样；三台围压泵（5）分别与三个胶囊接口（16）相连，用于对试样施加最大水平应力、最小水平应力和垂向应力，以模拟真实地层应力状态；压力控制阀（6）用于调整围压大小；压力表用于指示围压大小；放空阀（8）用于卸载围压；数据采集模块（1）包括一台压力数据记录仪（10）、两台高清高频摄像机（9）；其中，所述压力数据记录仪（10）与伺服控制注入泵（4）相连，用于实时记录孔眼压力大小及变化规律；两台高清高频摄像机（9）分别正对于两块高强度透明材料壁面（12），用于实时记录水力裂缝在透明实验试样内部的起裂及扩展情况。