用于水平井动态冲击破裂的模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置。该模拟装置包括传力器，传力器包括筒状的壳体和设置在壳体内的传力柱；设置在传力器的第一端的用于推动传力柱相对于壳体移动的驱动器；设置在传力器的第二端的衔接器，衔接器的内腔与壳体的内腔连通；设置在衔接器的第二端的岩心夹持器。该模拟装置能形成脉冲压力以模拟井筒内的真实状态，从而模拟水平井长井段岩石开裂、多层段岩石开裂裂缝形态。

【技术实现步骤摘要】
用于水平井动态冲击破裂的模拟装置
本专利技术涉及油气田开发领域中的页岩气、致密砂岩气等非常规油气藏储层改造技术，具体涉及一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置。
技术介绍
水平井脉冲爆燃压裂技术以固体火药为能源，产生快慢燃烧反应形成多级脉冲压力。此压力脉冲通过压裂枪的泄压孔对射孔孔眼周边地层冲击加载，在井筒周围油气层形成多条辐射状裂缝(裂缝方向不受地应力影响)，不仅能对原有的水力裂缝进行重复改造，同时使地层形成新的均匀径向裂缝网，最大限度地提高裂缝的导流能力，并消除水平井近井筒附近的储层污染，增大基质储层向井筒的供液能力，达到提高产能的目的；且该方法具有成本低，节约用水，不污染地层，利于储层保护与环保的优点。与水力压裂不同，爆炸载荷对岩石的作用是一个十分复杂的过程，涉及爆炸力学、气体动力学、岩石动力学、固体力学、应力波理论等多种学科，尽管近年来岩石爆破技术有了很大的发展，从理论上对爆破破岩机理的研究还远没有完善，用实验手段定量确定爆破破岩的机理也存在很大困难，而目前由于描述爆炸作用下岩石介质性质的模型还很不完善，数值分析的精度一般不高于近似方程的精度，但是数值模拟可以提供整个过程的现象描述，分析激波在岩体中的传播规律以及损伤的形成规律，详细描述爆炸载荷下岩石的动力损伤破坏过程及机理，而通过室内实验的方法可以拟和计算结果，使得模拟过程更加准确，为研究提供更多的过程信息。对于爆燃压裂岩石动态破裂模拟实验装置，虽然众多学者已开展了相应的探索，但是现有技术中的模拟试验装置都是针对直井。而水平井与直井在井身结构上不同，水平井爆燃压裂改造层段长，岩石受力状态也与直井不同，由此现有技术中的模拟装置不利于对水平井长井段岩石爆燃压裂模拟岩石的开裂的模拟。由此，需要一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置以模拟长水平井岩石爆燃开裂的情况。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本专利技术提出了一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置。该模拟装置能形成脉冲压力以模拟井筒内的真实状态，从而模拟水平井长井段岩石开裂、多层段岩石开裂裂缝形态。根据本专利技术提出了一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置，包括：传力器，传力器包括筒状的壳体和设置在壳体内的传力柱，设置在传力器的第一端的用于推动传力柱相对于壳体移动的驱动器，设置在传力器的第二端的衔接器，衔接器的内腔与壳体的内腔连通，设置在衔接器的第二端的岩心夹持器。在一个实施例中，衔接器构造为筒状结构，并与壳体密封式连接。在一个实施例中，衔接器构造为与壳体密封式连接的分支式结构，并且衔接器的内腔具有主流道和与主流道连通的至少两个分流道。在一个实施例中，衔接器包括两个分流道，并且两个分流道关于主流道的轴向中心线对称。在一个实施例中，驱动器包括：固定设置在壳体的第一端的支架，与支架滑动式连接的冲击块，固定设置在支架的第一端的液压缸，设置在液压缸的腔体内的活塞，活塞穿过液压缸与冲击块选择性连接，设置在冲击块和液压缸之间的弹性件。在一个实施例中，活塞与冲击块通过电磁阀连接。在一个实施例中，在支架的内侧设置有滑槽，在冲击块的外侧固定设置有滑块，滑块能设置在滑槽内。在一个实施例中，衔接器的内腔的第一端与壳体的内腔对接，在由第一端到第二端的方向上，衔接器的第一端的内腔的截面面积逐渐减小。在一个实施例中，在岩心夹持器上设置用于模拟围岩压力的环压泵和压力倍增器。在一个实施例中，在岩心夹持器的入口和出口端分别设置有压力传感器。与现有技术相比，本专利技术的优点在于，该模拟装置能形成脉冲压力以模拟井筒内的真实状态，从而模拟水平井长井段岩石开裂、多层段岩石开裂裂缝形态。附图说明下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述，在图中：图1显示了根据本专利技术的一个实施例的模拟装置的结构图；图2显示了根据本专利技术的另一个实施例的衔接器的结构图；在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步说明。图1显示了根据本专利技术的用于水平井动态冲击破裂的模拟装置100的结构图。如图1所示，模拟装置100包括传力器1、驱动器2、衔接器3和岩心夹持器4。其中，传力器1包括筒状的壳体11和设置在壳体11内的传力柱12，并且，传力柱12能相对于壳体11密封式移动。驱动器2设置在传力器1的第一端，用于为传力柱12提供冲击力，以促动传力柱12运动。衔接器3设置在传力器1的第二端，并且其内腔与壳体11的内腔连通，用于模拟水平井的井眼。而岩心夹持器4设置在衔接器3的第二端，用于夹持岩心而模拟水平井的井眼内的岩心。在本申请中，“第一端”与图1中所示的左端相一致，而“第二端”与“第一端”方向相反，并与图1中所示的右端方向一致。在使用模拟装置100模拟水平井动态冲击破裂的时候，通过操作驱动器2而促动传力柱12向第二端运动，传力柱12运动过程中压缩设置在衔接器3内的液体而形成冲击压力脉冲。当这种冲击压力脉冲大于设置在岩心夹持器4中的岩石的破裂压力时，岩石产生开裂，从而模拟水平井在爆燃动态冲击下岩石的破裂。由此，通过该模拟装置100能更好的模拟水平井的动态冲击破裂，还可以方便地调整岩石的岩性，以及受到的不同围压以进行不同的水平井长井段爆燃压裂过程。另外，通过在衔接器3内设置液体而产生脉冲压力，能更好地模拟水平井的井眼内的真实受力状态。在一个实施例中，衔接器3构造为筒状结构，如图2所示。筒状的衔接器3的第一端与壳体11密封式连接，而第二端连接有岩心夹持器4。从而，通过这种筒状的衔接器3可以模拟具有简单结构的井筒的爆燃压裂状况。在另一个实施例中，如图1所示，衔接器3构造为分支式结构，也就是，衔接器3的内腔具有主流道31和与主流道31连通的至少两个分流道32。其中，衔接器3的主流道31设置在第一端，靠近传力器1，同时，衔接器3与壳体11密封式连接。而分流道32设置在主流道31的第二端，并各分流道32的第二端分别设置有岩心夹持器4。在一个优选的实施例中，衔接器3包括两个分流道32，并且两个分流道32关于主流道31的轴向中心线对称。例如，两个分流道32所形成的夹角α为50-150度。通过这种设置可以模拟具有复杂结构的水平井的爆燃压裂状态。在分流道32的内壁上设置脉冲压力传感器7，感应衔接器3内产生的脉冲压力值的大小，从而为模拟试验提供指导数据。根据本专利技术，驱动器2包括支架21、冲击块22、液压缸23、活塞24和弹性件25。支架21设置在传力器1的第一端，并与壳体11固定连接。冲击块22设置在支架21上，并与支架21滑动式连接。也就是，在第一端到第二端的水平方向上，冲击块22能相对于支架21运动，从而冲击传力柱12。活塞24设置在液压缸23内，并在活塞24的第二端形成液压腔26。弹性件25设置在冲击块22和液压缸23之间。从而，在向液压腔26内注入压力液的时候，压力推动活塞24沿着液压缸23的内壁向第一端方向移动，此时，冲击块22与活塞24连接在一起，则冲击块22与活塞24同步向第一端方向移动。在冲击块22移动过程中，弹性件25受到压缩。当冲击块22移动到预订位置的时候，断开活塞24与冲击块22的连接，则冲击块22在弹性件25的回弹作用力的作用下，向第二端方向运动并冲击传力柱12。由此，通过传力柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置，其特征在于，包括：传力器，所述传力器包括筒状的壳体和设置在所述壳体内的传力柱，设置在所述传力器的第一端的用于推动所述传力柱相对于所述壳体移动的驱动器，设置在所述传力器的第二端的衔接器，所述衔接器的内腔与所述壳体的内腔连通，设置在所述衔接器的第二端的岩心夹持器。

【技术特征摘要】
1.一种用于水平井动态冲击破裂的模拟装置，其特征在于，包括：传力器，所述传力器包括筒状的壳体和设置在所述壳体内的传力柱，设置在所述传力器的第一端的用于推动所述传力柱相对于所述壳体移动的驱动器，设置在所述传力器的第二端的衔接器，所述衔接器的内腔与所述壳体的内腔连通，设置在所述衔接器的第二端的岩心夹持器。2.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述衔接器构造为筒状结构，并与所述壳体密封式连接。3.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述衔接器构造为与所述壳体密封式连接的分支式结构，并且所述衔接器的内腔具有主流道和与所述主流道连通的至少两个分流道。4.根据权利要求3所述的模拟装置，其特征在于，所述衔接器包括两个分流道，并且所述两个分流道关于所述主流道的轴向中心线对称。5.根据权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述驱动器包括：固定设置在所述壳体的第一端的支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志宇，苏建政，张汝生，刘长印，黄志文，李风霞，林鑫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11