[发明专利]一种岩石高温高压过热蒸汽控制压裂试验方法

摘要

本发明公开一种岩石高温高压过热蒸汽控制压裂试验方法，压裂介质为高温过热蒸汽，采用的方法是由三轴伺服控制加载系统为岩石试样施加三轴压力，由耐高温高压的锅炉盘管构成的饱和蒸汽发生装置和过热蒸汽发生装置与试样压裂孔串联，饱和蒸汽通过二次加热产生高温过热蒸汽，通过温控设备控制饱和蒸汽温度升高路径来控制饱和蒸汽的压力升高路径，从而控制整个串联管路中的蒸汽压力升高路径，实现岩石高温过热蒸汽控制压裂，利用饱和蒸汽温度与压力的固定关系，通过控制饱和蒸汽的温度升高路径来控制饱和蒸汽以及整个串联管路的蒸汽压力升高路径，串联的锅炉盘管取代传统蒸汽锅炉中的锅筒，实现高温过热蒸汽的控制压裂。

主权项

1.一种岩石高温高压过热蒸汽控制压裂试验方法，其特征在于，按下述步骤实施：第一步：对位于加载系统（3）内的岩石试样（36）施加初始三轴压力，上压板（31）和岩石试样（36）之间用耐高温的密封垫密封；第二步：打开泵（14）向第一蒸汽发生器（1）中的锅炉盘管（11）注入水，通过液位计（16）控制注入的水液位不低于锅炉盘管（11）高度的3/4；第三步：第二蒸汽发生器（2）中陶瓷电加热套（12）通电预热，通过温控器及断路保护器（17）使第二蒸汽发生器（2）中的锅炉盘管（11）温度恒定为压裂试验所需高温过热蒸汽温度；第四步：第一蒸汽发生器（1）中的陶瓷电加热套（12）通电加热，通过温控器及断路保护器（17）使第一蒸汽发生器（1）中的锅炉盘管（11）保持恒温100‑110℃；第五步：第一蒸汽发生器（1）中产生的饱和蒸汽经过第二蒸汽发生器（2）二次加热变为压裂试验所需的高温过热蒸汽，高温过热蒸汽经过三轴伺服控制的加载系统（3）中的上压板（31）内的进气管（33）、锅炉管（35）注入岩石试样（36）的钻孔底部；第六步：高温过热蒸汽刚注入钻孔底部时由于热量散失冷却为水，打开上压板（31）内的出气管（34），高温过热蒸汽会携带钻孔底部的冷却水沿着锅炉管（35）与钻孔壁之间的通道，由出气管（34）排除，直到钻孔内蒸汽不发生液化后关闭出气管（34）；第七步：开启钻孔蒸汽温度记录系统（7）、钻孔蒸汽压力记录系统（8）、变形‑应力测试系统（5）、声发射系统（6）和数据采集和自动化控制系统（9）；第八步：通过温控器及断路保护器（17）的设置，使陶瓷电加热套（12）按照指定升温路径提高第一蒸汽发生器（1）中饱和蒸汽的温度，饱和蒸汽温度和压力之间为固定关系，饱和蒸汽压力随温度逐渐增高；第九步：第一蒸汽发生器（1）、第二蒸汽发生器（2）与岩石试样（36）上的钻孔串联，饱和蒸汽压力升高会使整个管路压力和岩石试样（36）钻孔内压力按照饱和蒸汽的增压路径增加，直到岩石试样（36）发生宏观破坏；第十步：试验结束，记录压裂试验过程中钻孔内压力曲线，岩石试样（36）的变形和包括声发射定位结果和特征参数在内的测试结果。