一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，包括承载基座、实验腔、密封盖、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制导线，实验腔与承载基座上端面连，实验腔前端面及后端面均与密封盖连接，其中导流管通过一个密封盖与增压泵连通，控制导线通过另一个密封盖的进线孔一端与驱动电路电气连接，另一端与气相压裂装置电气连接，实验腔通过引流口与压力检测实验腔及压裂效果检测实验腔连通。其使用方法包括设备组装、设备预制及压裂实验等三个步骤。本发明专利技术一方面可使实现对不同型号气相压裂设备的工作压力检测；另一方面实现对气压压裂爆破装置实际爆破数据进行精确检测，并同时获得对不同储层条件下压裂裂缝的发育规律。层条件下压裂裂缝的发育规律。层条件下压裂裂缝的发育规律。

【技术实现步骤摘要】
一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种气相压裂仿真检测装置，特别是涉及一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置及检测方法。

技术介绍

[0002]作为一种新型的爆破压裂技术，在煤矿安全生产、油气井压裂增产和地面矿山爆破等方面得到了广泛应用。气相压裂技术的工作原理为：在气相压裂设备内充装液态CO2，启爆器引燃内置的加热器，液态CO2在20～40 ms内转换为高压气体，气体压力达到设备的控制压力后，快速喷出作用于目标体，破碎目标体或使目标体产生新的裂缝，实现爆破压裂的目的。气相压裂技术是一种非炸药、绿色无污染、本质安全型爆破压裂技术，应用前景广阔。
[0003]工作压力是指气相压裂设备喷出的高压气体的压力，是气相压裂技术的关键参数之一，直接影响爆破压裂效果，不同的目标体材质不同、力学性质不同、施工工艺不同等，对工作压力的要求也不尽相同。因此，对于某一目标体，适配的工作压力是实现气相压裂效果最大化的关键参数，工作压力的可靠测试是气相压裂技术推广应用过程中必须要解决的难题。
[0004]气相压裂过程中液态CO2气化后形成高压气体，喷出速度快（300-400m/s）、压力高（500MPa），属于瞬间动态高压力，压力测试难度大。目前的测试方法主要是采用PCB和PVDF动态传感器，直接测试喷出高压气体的压力，但由于喷出的气体压力高、速度快，造成测试结果误差大、工艺繁琐、工作量大，不能够满足实际应用的需求。特别是当气相压裂技术在油气井压裂增产应用过程中，仅有工作压力是远远不够的，还需要对储层样品进行气相压裂裂缝扩展规律实验研究，现有的实验设备和方法还不完善，且存在不少问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术上存在的不足，本专利技术提供一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置及方法，以达到灵活且精确进行工作压力和压裂效果检测作业的目的。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，包括承载基座、实验腔、密封盖、承载弹簧、机械压力传感器、流体压力传感器、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制阀、限压阀、控制导线及驱动电路，承载基座为横断面呈矩形且轴线与水平面平行分布的框架结构，实验腔与承载基座上端面连接并与承载基座轴线平行分布，实验腔为轴向截面呈矩形的空心管状结构，其前端面及后端面均与密封盖连接，并与密封盖共同构成密闭腔体结构，密封盖中，其中一个密封盖上设导流口，导流口通过导流管与增压泵连通且导流管与导流口及增压泵连接位置处均设控制阀，另一个密封盖上设进线孔，控制导线通过进线孔一端与驱动电路电气连接，另一端与气相压裂装置电气连接，实验腔侧表面设至少两个引流口，引流口中，其中至少一个引流口通过导流管与压力检测实验
腔连通，另至少一个引流口通过导流管与压裂效果检测实验腔连通，且压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔与导流管间均通过限压阀连通，压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔与实验腔连接的导流管上另设一个控制阀，气相压裂装置嵌于实验腔内，与实验腔轴线平行分布，气相压裂装置两端分别通过承载弹簧与实验腔两端的密封盖相抵，承载弹簧与气相压裂装置同轴分布，且承载弹簧两端分别通过机械压力传感器分别密封盖及气相压裂装置连接，流体压力传感器若干，且每条导流管上均设至少一个流体压力传感器，增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔及驱动电路均与承载基座连接，且驱动电路分别与机械压力传感器、流体压力传感器、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制阀、限压阀电气连接。
[0007]进一步的，所述的承载基座上端面通过至少两条滑槽与实验腔外侧面滑动连接，且实验腔下端面与承载基座上端面间间距为1-20厘米，且实验腔下端面与承载基座上端面间通过若干弹性垫块相互连接，所述弹性垫块沿实验腔轴线方向均布，相邻两个弹性垫块间间距为实验腔长度的1/5-1/3。
[0008]进一步的，所述压力检测实验腔包括承压腔、机械压力传感器、排气阀及接线端子，其中承载腔为轴向截面呈矩形的密闭腔体，其上端面设一个排气口，下端面设一个注水口，其中所述排气口和注水口均与承载腔同轴分布，其中所述排气口与排气阀连通，注水口通过限压阀与导流管连通，所述机械压力传感器至少四个，嵌于承载腔内并环绕承载腔轴线均布，所述接线端子至少一个，嵌于承压腔外表面，并分别与机械压力传感器、排气阀及驱动电路电气连接。
[0009]进一步的，所述的压裂效果检测实验腔包括检测承压腔、液压囊袋、排气阀及接线端子，所述检测承压腔为圆柱体的密闭腔体结构，所述液压囊袋嵌于检测承压腔内，并为与检测承压腔同轴分布的闭合环状结构，所述液压囊袋内径与检测承压腔内表面连接，且内径为检测承压腔内径的10%-90%，所述检测承压腔上端面设一个排气口，下端面设一个注水口，且所述排气口和注水口与承压腔同轴分布并与液压囊袋连通，同时所述排气口与排气阀连通，注水口通过限压阀与导流管连通。
[0010]进一步的，所述的压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔中，一个压力检测实验腔和一个压裂效果检测实验腔构成一个检测工作组，且当检测工作组数量为两个及两个以上时，各检测工作组间均沿实验腔轴线方向分布，且同一检测工作组中压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔所连接的限压阀设定的工作压力值相同。
[0011]进一步的，所述的实验腔为横断面呈圆柱体的空心管状结构，其内径不小于200mm，外径不小于280mm，实验腔耐压强度不小于500MPa。
[0012]进一步的，所述实验腔内部设定位架，并通过定位架与气相压裂装置连接，所述定位架为与实验腔同轴分布的空心柱状框架结构，定位架对应的实验腔内侧面设至少两条环绕实验腔轴线均布的滑槽，并通过滑槽与实验腔滑动连接，所述气相压裂装置嵌于定位架内并与定位架轴线平行分布，且气相压裂装置通过若干定位销与定位架连接，所述定位架的外表面上另设电加热装置，所述电加热装置沿实验腔轴线方向均布，并与驱动电路电气连接。
[0013]进一步的，所述的驱动电路为基于工业计算机、个人计算机中任意一种或两种共用为基础的电路系统。
[0014]一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置的使用方法，其使用方法；S1，设备组装，首先对构成本专利技术的承载基座、实验腔、密封盖、承载弹簧、机械压力传感器、流体压力传感器、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制阀、限压阀、控制导线及驱动电路进行组装，并在压裂效果检测实验腔中设置相应的实验样品，然后将组装后的本专利技术的驱动电路与外部的供电电路及远程操控系统电气连接，最后将本专利技术的增压泵与外部的水源系统连通，即可完成本专利技术的装配，其中在进行气相压裂装置组装时，根据实验需要设置气相压裂装置的运行参数和结构参数；S2，设备预制，完成S1步骤后，首先驱动增压泵和各控制阀、限压阀运行，将外部的水源系统中的实验用水灌注到本专利技术的实验腔内，并在实验腔内灌注满水体后，将水体通过导流管引流至各压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，其特征在于：所述检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置包括承载基座、实验腔、密封盖、承载弹簧、机械压力传感器、流体压力传感器、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制阀、限压阀、控制导线及驱动电路，所述承载基座为横断面呈矩形且轴线与水平面平行分布的框架结构，所述实验腔与承载基座上端面连接并与承载基座轴线平行分布，所述实验腔为轴向截面呈矩形的空心管状结构，其前端面及后端面均与密封盖连接，并与密封盖共同构成密闭腔体结构，所述密封盖中，其中一个密封盖上设导流口，所述导流口通过导流管与增压泵连通且导流管与导流口及增压泵连接位置处均设控制阀，另一个密封盖上设进线孔，所述控制导线通过进线孔一端与驱动电路电气连接，另一端与气相压裂装置电气连接，所述实验腔侧表面设至少两个引流口，所述引流口中，其中至少一个引流口通过导流管与压力检测实验腔连通，另至少一个引流口通过导流管与压裂效果检测实验腔连通，且压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔与导流管间均通过限压阀连通，压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔与实验腔连接的导流管上另设一个控制阀，所述气相压裂装置嵌于实验腔内，与实验腔轴线平行分布，所述气相压裂装置两端分别通过承载弹簧与实验腔两端的密封盖相抵，所述承载弹簧与气相压裂装置同轴分布，且承载弹簧两端分别通过机械压力传感器分别密封盖及气相压裂装置连接，所述流体压力传感器若干，且每条导流管上均设至少一个流体压力传感器，所述增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔及驱动电路均与承载基座连接，且所述驱动电路分别与机械压力传感器、流体压力传感器、气相压裂装置、增压泵、压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔、控制阀、限压阀电气连接。2.根据权利要求1所述的一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，其特征在于：所述的承载基座上端面通过至少两条滑槽与实验腔外侧面滑动连接，且实验腔下端面与承载基座上端面间间距为1-20厘米，且实验腔下端面与承载基座上端面间通过若干弹性垫块相互连接，所述弹性垫块沿实验腔轴线方向均布，相邻两个弹性垫块间间距为实验腔长度的1/5-1/3。3.根据权利要求1所述的一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，其特征在于：所述的压力检测实验腔包括承压腔、机械压力传感器、排气阀及接线端子，其中所述承载腔为轴向截面呈矩形的密闭腔体，其上端面设一个排气口，下端面设一个注水口，其中所述排气口和注水口均与承载腔同轴分布，其中所述排气口与排气阀连通，注水口通过限压阀与导流管连通，所述机械压力传感器至少四个，嵌于承载腔内并环绕承载腔轴线均布，所述接线端子至少一个，嵌于承压腔外表面，并分别与机械压力传感器、排气阀及驱动电路电气连接。4.根据权利要求1所述的一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，其特征在于：所述的压裂效果检测实验腔包括检测承压腔、液压囊袋、排气阀及接线端子，所述检测承压腔为圆柱体的密闭腔体结构，所述液压囊袋嵌于检测承压腔内，并为与检测承压腔同轴分布的闭合环状结构，所述液压囊袋内径与检测承压腔内表面连接，且内径为检测承压腔内径的10%-90%，所述检测承压腔上端面设一个排气口，下端面设一个注水口，且所述排气口和注水口与承压腔同轴分布并与液压囊袋连通，同时所述排气口与排气阀连通，注水口通过限压阀与导流管连通。5.根据权利要求1所述的一种检测气相压裂工作压力及压裂效果的实验装置，其特征
在于：所述的压力检测实验腔、压裂效果检测实验腔中，一个压力检测实验腔和一个压裂效果检测实验腔构成一个检测工作组，且当检测工作组数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：石玢，曹运兴，张军胜，田林，张新生，郭帅房，张震，鲜保安，张洲，刘高峰，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
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