[发明专利]水力压裂煤系储层裂缝延伸形态模拟装置及其模拟方法

摘要

本发明公开了水力压裂煤系储层裂缝延伸形态模拟装置及其模拟方法，包括煤/岩模拟组件、轴压加载组件、环压加载组件和井筒压裂模拟组件，本发明针对目前真三轴水力压裂物理模拟测试装置无法较真实模拟射孔层段、射孔数及无法对大致相同的岩样进行不同压裂施工参数下的裂缝延伸形态模拟测试，导致与现场实际存在一定出入的问题，设计出一种水力压裂煤系储层裂缝延伸形态模拟装置，能对不同射孔层段、射孔数、压裂施工参数、大致相同的力学性质及裂缝发育程度岩样进行不同参数下重复压裂实验，更准确的测试某一参数对压裂裂缝延伸形态的影响，为煤系储层压裂裂缝形态准确研究奠定基础。

主权项

1.水力压裂煤系储层裂缝延伸形态模拟装置，其特征在于：包括煤/岩模拟组件、轴压加载组件、环压加载组件和井筒压裂模拟组件；所述煤/岩模拟组件包括壳体和多个模拟层，壳体包括底座、固定杆和固定托盘，底座包括两根平行设置的纵向杆，两根纵向杆的中心通过一根横向杆固定连接，纵向杆、横向杆的中心顶部均设置有第一固定环，所述固定杆套设在第一固定环上，位于纵向杆正上方的固定杆顶部设置第二固定环，第二固定环内设置插销，固定托盘水平焊接在位于横向杆正上方的固定杆顶部；所述模拟层包括用于放置模拟材料的模拟室，模拟室为顶部开口、底部和侧壁为镂空式网格的半圆环柱体结构，多个模拟室叠摞设置在固定托盘上，每个模拟室均通过转动组件与插销转动连接；所述轴压加载组件包括第一手摇式加压泵，第一手摇式加压泵的进口通过第一管道连接第一储液槽，第一手摇式加压泵的出口通过第二管道连接变压腔，第一管道、第二管道上分别设置第一阀门、第二阀门；所述变压腔设置在模拟层的顶部，且变压腔为与模拟层尺寸相同的半圆环柱体结构，变压腔内部设置加压隔板，加压隔板将变压腔分为上部的水压腔和下部的模拟腔，所述水压腔内部设置收缩弹簧，收缩弹簧顶端与水压腔顶部连接，收缩弹簧底端与加压隔板连接，水压腔与第二管道连通；所述环压加载组件包括第二手摇式加压泵，第二手摇式加压泵的进口通过第三管道与第二储液槽连接，第三管道上设置第三阀门，第二手摇式加压泵的出口通过第四管道连接多通阀门的进口，第四管道上设置第四阀门，多通阀门的出口通过注水管连通加压环，注水管上设置有压力表，加压环为弧形空心板结构，加压环内侧壁与模拟室的弧面侧壁匹配扣合，加压环内侧壁采用弹性材料制成；所述井筒压裂模拟组件，包括压裂井筒和多个射孔封堵器，压裂井筒包括模拟井筒和第三手摇式加压泵，所述模拟井筒为设置在固定托盘上的半圆柱体结构，且模拟井筒的弧面侧壁与模拟室的内侧弧面侧壁相匹配，多个射孔封堵器叠落套设在模拟井筒上，射孔封堵器包括沿模拟井筒轴向平行设置的两个滑动环，且两个滑动环的间距与模拟室的厚度相等，两个滑动环之间设置与模拟井筒弧面侧壁相匹配的挡片，挡片的上下两端均设置有与滑动环滑动配合的弧形轴套，模拟井筒的弧面侧壁上纵向均匀开设多行射孔，且每行射孔均被不同的射孔封堵器遮挡；第三手摇式加压泵固定设置在模拟井筒的顶部，第三手摇式加压泵的进口通过第五管道与装有墨水的第三储液槽连接，第五管道上设置第五阀门，第三手摇式加压泵的出口通过注墨管与模拟井筒连通，注墨管上设置加压阀门。