岩石压裂模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种岩石压裂模拟装置，属于岩石物理模拟试验技术领域。包括用于容置待测岩样的岩样室、设于岩样室下方的主体框架、用于对待测岩样施加轴向压力的轴向加压机构、用于对待测岩样施加水平压力的的径向加压机构以及用于承受径向加压机构施加的水平压力并将该水平压力均匀施加到待测岩样上产生围压的环状围压机构。本发明专利技术提供的岩石压裂模拟装置，模拟了岩石承受水平环状围压的受力状况，真实还原地应力的分布和大小，提高了实验室模拟试验结果的可信度。

【技术实现步骤摘要】
岩石压裂模拟装置
本专利技术属于岩石物理模拟试验
，更具体地说，是涉及一种岩石压裂模拟装置。
技术介绍
近年来非常规油气开发进程加快，与常规油气储层相比，非常规油气储层通常更加致密、孔隙结构更加复杂，低孔低渗特性导致油气产出更加困难，最终制约油气采收率和开采效率。目前业界主要通过压裂改造的技术实现储层的造缝增渗，进而获得非常规油气井的高效开发。压裂技术已在煤层气、致密气、页岩气等领域得到广泛应用，而储层岩石的可压裂性被公认为是评价非常规油气藏开发价值的一个重要指标。因此，如何全方位、真实准确地模拟岩石储层的压裂过程，获得有效裂缝参数，综合评价压裂效果是当前非常规油气储层地质和开发技术评价的关键。岩石压裂物理模拟是在室内通过人工增大岩石样品内部压力，从而对岩石的可压裂性、裂缝产生延展机制进行研究的一种方法。现有的室内压裂模拟装置均采用基于常规或真三轴应力装置的压裂模拟设备，当前的真三轴岩石压裂模拟装置仅能提供三个方向的压裂压力，与实际岩石的压裂仍存在较大差异，无法还原岩石压裂中地应力的分布和大小，不能真实模拟岩石受力状况，模拟试验结果的可信度有待提高。
技术实现思路
本专利技术提供了一种岩石压裂模拟装置，旨在解决现有技术中岩石压裂模拟装置不能真实模拟岩石受力状况、实验室模拟试验结果的可信度有待提高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种岩石压裂模拟装置，包括主体框架；岩样室，设置在所述主体框架上，所述岩样室具有用于容置待测岩样的密封腔；轴向加压机构，位于所述岩样室下方用于对待测岩样施加轴向压力，所述轴向加压机构设有第一压力传感器；径向加压机构，设置在所述主体框架上用于对待测岩样施加径向压力，所述径向加压机构上设有第二压力传感器；环状围压机构，用于与所述径向加压机构连接并对待测岩样施加周向压力。进一步地，所述环状围压机构包括设于待测岩样环周的立式环状承压板和嵌设在所述立式环状承压板与待测岩样之间的承压钢珠。进一步地，所述立式环状承压板包括至少一组间隔环状分布的第一立式环状承压板和第二立式环状承压板，所述第一立式环状承压板与所述第二环状承压板通过链环连接，所述第一立式环状承压板与所述第二环状承压板的连接处设有间隙。进一步地，还包括设于待测岩样环周的用于加热待测岩样的加热管、罩设在所述加热管外部的用于保护所述加热管的挡板，所述挡板设于待测岩样与所述立式环状承压板之间且嵌入所述承压钢珠中间，所述立式环状承压板外部围设有密封的保温防护壳体。进一步地，所述挡板内部设有温度传感器，所述挡板与待测岩样接触面设有开槽。进一步地，所述密封腔上方设有用于使压裂液注入的开孔，所属密封腔上方法兰连接有压裂观察窗，所述密封腔下方依次设有用于放置待测岩样的岩样软垫、用于驱动并压裂待测岩样的压裂活塞，所述轴向加压机构与所述压裂活塞固定连接。进一步地，所述径向加压机构包括多个用于向待测岩样施加径向压力的径向液压千斤顶，每个所述径向液压千斤顶通过斜楔机构与所述立式环状承压板连接，所述轴向加压机构包括轴向液压千斤顶，所述第一压力传感器位于所述轴向液压千斤顶与所述压裂活塞之间。进一步地，所述斜楔机构包括与所述径向液压千斤顶固定连接的第一传压联动板、设于立式环状承压板环周的第二传压联动板，第二传压联动板和第一传压联动板滑动配合且第二传压联动板位于第一传压联动板上方，所述配合面为斜面，第一传压联动板上与第二传压联动板通过回型钩连接在一起。进一步地，还包括与所述斜楔机构抵接的滑动块以及用于将所述第二压力传感器抵接在所述滑动块上的调节螺栓，所述滑动块位于所述斜楔机构远离所述立式环状承压板的一侧，所述调节螺栓、所述第二压力传感器和所述滑动块沿水平方向依次固定安装在位于所述斜楔机构两侧的固定挡板上。进一步地，还包括控制组件，所述控制组件用于根据所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述温度传感器反馈的参数控制所述轴向加压机构和所述径向加压机构和所述加热管的输出参数。本专利技术提供的岩石压裂模拟装置有益效果在于，与现有技术相比，通过设置环状围压机构，将径向加压机构产生的单个方向的水平压力转换为环周压力施加到待测岩样上产生围压，同时可通过轴向加压机构对待测岩样产生轴向压力，相比于仅能在水平方向上模拟两个垂直径向压力的真三轴压裂模拟机构，本专利技术提供的岩石压力模拟装置的径向压力以环周围压的方式施加到待测岩样上，可以真实的模拟岩石压裂中地应力的分布和大小；本专利技术提供的岩石压裂模拟装置，模拟了储层岩石承受水平环状围压受力状况，还原地应力的分布和大小，真实模拟了岩石的受力状况，提高了实验室模拟试验结果的可信度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的岩石压裂模拟装置的结构示意图一；图2为本专利技术实施例提供的岩石压裂模拟装置的结构示意图二；图3为本专利技术实施例提供的岩石压裂模拟装置的剖视图；图4为本专利技术实施例提供的环状围压机构结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的液压千斤顶布置示意图；图6为本专利技术实施例提供的斜楔机构的导向板的结构示意图；图7为本专利技术实施例中控制单元的控制原理图。其中，图中各附图标记：1—岩样室；2—待测岩样；3—下密封板；4—上密封板；5-主机底座；6-立柱拉杆；7-轴向加压机构；8-轴向液压千斤顶；9-第一压力传感器；10-轴向液压千斤顶活塞；11-径向加压机构；12—径向液压千斤顶；13—第二压力传感器；15-环状围压机构；16-立式环状承压板；1601-第一立式环状承压板；1602-第二立式环状承压板；17-承压钢珠；18-加热管；19-挡板；20-温度传感器；21—保温防护壳体；2101-导槽板；22—第一传压联动板；2201-限位槽；2202-滑动槽；23—第二传压联动板；24—凸轮；25—调节螺栓；26—固定挡板；27—压裂观察窗；29—岩样软垫；30-控制组件；31-密封法兰螺栓；32-压裂活塞；33-密封腔；34-链环；35-斜楔机构。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岩石压裂模拟装置，其特征在于：包括主体框架；岩样室，设置在所述主体框架上，所述岩样室具有用于容置待测岩样的密封腔；轴向加压机构，位于所述岩样室下方用于对待测岩样施加轴向压力，所述轴向加压机构设有第一压力传感器；径向加压机构，设置在所述主体框架上用于对待测岩样施加径向压力，所述径向加压机构上设有第二压力传感器；环状围压机构，用于与所述径向加压机构连接并对待测岩样施加周向压力。

【技术特征摘要】
1.岩石压裂模拟装置，其特征在于：包括主体框架；岩样室，设置在所述主体框架上，所述岩样室具有用于容置待测岩样的密封腔；轴向加压机构，位于所述岩样室下方用于对待测岩样施加轴向压力，所述轴向加压机构设有第一压力传感器；径向加压机构，设置在所述主体框架上用于对待测岩样施加径向压力，所述径向加压机构上设有第二压力传感器；环状围压机构，用于与所述径向加压机构连接并对待测岩样施加周向压力。2.如权利要求1所述的岩石压裂模拟装置，其特征在于：所述环状围压机构包括设于待测岩样环周的立式环状承压板和嵌设在所述立式环状承压板与待测岩样之间的承压钢珠。3.如权利要求2所述的岩石压裂模拟装置，其特征在于：所述立式环状承压板包括至少一组间隔环状分布的第一立式环状承压板和第二立式环状承压板，所述第一立式环状承压板与所述第二环状承压板通过链环连接，所述第一立式环状承压板与所述第二环状承压板的连接处设有间隙。4.如权利要求2所述的岩石压裂模拟装置，其特征在于：还包括设于待测岩样环周的用于加热待测岩样的加热管、罩设在所述加热管外部的用于保护所述加热管的挡板，所述挡板设于待测岩样与所述立式环状承压板之间且嵌入所述承压钢珠中间，所述立式环状承压板外部围设有密封的保温防护壳体。5.如权利要求4所述的岩石压裂模拟装置，其特征在于：所述挡板内部设有温度传感器，所述挡板与待测岩样接触面设有开槽。6.如权利要求4所述的岩石压裂模拟装置，其特征在于：所述密封腔上方设有用于使压裂液注入的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金川，李沛，张古斌，李振，魏晓亮，刘君兰，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11