[发明专利]瓦斯煤水力压裂裂隙场时空监测装置及方法

摘要

一种瓦斯煤水力压裂裂隙场时空监测装置及方法，装置包括主腔体及连接在主腔体上的地应力模拟模块、充放瓦斯模块、水力压裂模块、电阻率测试模块。地应力模拟模块用于模拟煤体在现场条件下所处的应力状态；充放瓦斯模块用于向煤体充入瓦斯气体；水力压裂模块用于向煤体提供压力水；电阻率测试模块用于测试煤样水力压裂过程的电阻率信号。将现场取得的煤样放入装置主腔体，向主腔体充入瓦斯气体使煤样充分吸附并施加外载荷，向煤样预制钻孔内注入高压盐水对其进行压裂，同时测试该过程煤样内部的电阻率变化，通过电阻率对盐水的敏感响应连续监测煤体裂缝在三维空间的分布及时空演化过程。另外，本装置还能够确定不同条件下煤样合理的注水压力。

主权项

一种瓦斯煤水力压裂裂隙场时空监测装置，包括主腔体、地应力模拟模块、充放瓦斯模块、水力压裂模块；所述的主腔体包括底座（3）、设在底座（3）上的方形筒体和设在方形筒体上的上盖（1），方形筒体的前、后、左3个面为可观测水力压裂时煤样（8）表面的实时破裂演化过程的有机玻璃（4），右面为开有导向孔（21）的钢板（5），所述的底座（3）上设有通向筒体内的左通道和右通道；所述的地应力模拟模块包括穿过上盖（1）进入主腔体内的柱塞（2）和对柱塞（2）施加压力的压力机（27）；所述的充放瓦斯模块包括一端与瓦斯罐（17）相连，另一端与底座（3）的左通道相连的瓦斯导管（15），瓦斯导管（15）上依次设有瓦斯阀门（16）和瓦斯压力表（18）；还包括与底座（3）的右通道相连的排气/水管（12），排气/水管（12）上设有卸压阀（13）；所述水力压裂模块包括设在方形筒体内的煤样（8）、一端与受控水泵（24）相连，另一端穿过钢板导向孔（21）进入煤样（8）内的导水管（20），导水管（20）上设有高压水表（23），所述煤样（8）的顶底部分别设有金属垫块（6），金属垫块（6）与煤样（8）之间设有绝缘橡皮垫（7）；其特征在于：还包括电阻率测试模块，所述的电阻率测试模块包括电极片（9）、电法仪（26）和铜质漆包线（10），电极片（9）设在煤样（8）表面，呈十字均匀布置，铜质漆包线（10）一端与电极片（9）相连，另一端穿出上盖导线孔（25）与电法仪（26）相连；充放瓦斯模块由进气嘴（19）与主腔体连接，利用封胶螺栓（14）密封进气嘴（19）；水力压裂模块通过导水管（20）穿过导向孔（21）连接受控水泵（24）与煤样（8），利用密封螺栓（22）密封导向孔（21）；电阻率测试模块通过铜质漆包线穿过主腔体上盖（1）上的导线孔（25）导出主腔体与电法仪（26）相连；所述的主腔体上盖（1）与柱塞（2）的配合面上设有密封圈；所述进入煤样（8）内的导水管（20）管段表面与煤样之间上注有密封胶（11）。