【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种煤层压裂试验系统及方法，具体的说是一种超临界二氧化碳固化溶液堵漏压裂试验系统及应用这种系统对煤样进行超临界二氧化碳堵漏压裂的试验方法。
技术介绍
1、煤层水力压裂技术是一项高效增采瓦斯技术工艺，该技术通过增加煤体透气性解决煤层瓦斯开采难的问题。在煤体透气性改造过程中，煤体滤失水分是造成水压大幅衰减的主要原因。如果实现对煤体孔裂隙的选择性封堵，将大幅提高煤体水力压裂增透效果。co2固化封存过程，通过向煤层中注碱液，实现对co2的固化。如果将固化的co2颗粒用于水力压裂增透煤体，便可实现“一工多效”，既能实现煤体增透效果高效可控，又可实现co2固化封存利用。最终形成矿井co2封存与瓦斯水力化协同治理技术体系。
2、超临界二氧化碳与co2气体具有明显的性质差异，超临界二氧化碳粘度低、渗透性好、煤层注入效果好，但超临界二氧化碳因其特殊相态转化特性，会在注入过程中对煤体产生特殊作用，因此，超临界二氧化碳作用下堵漏压特性值得深入剖析，需开展相关试验研究。
3、目前，学者们对于co2及超临界二氧化碳压裂试验进行了设计与研究，如公开号为cn113607620a的专利技术专利，公开了一种二氧化碳定向压裂与渗透率测试的实验装置及方法，模拟地层条件下的超临界二氧化碳定向压裂页岩实验，通过调节压力形成压力脉冲用以计算压裂前后的岩芯渗透率。由于co2可与碱液反应生成颗粒沉淀实现co2固化封存，因此，非常有必要从co2固化封存角度，考虑超临界二氧化碳特性，设计一种超临界二氧化碳固化堵漏压裂试验系统及试验方法，模拟煤
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中提出的现有技术的缺陷，本专利技术申请在克服技术背景问题情况下，一是提供了一种超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，二是提供了应用这种试验系统进行超临界二氧化碳堵漏压裂试验的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，包括超临界二氧化碳注入模块、碱液注入模块、堵漏压裂模块、数据分析模块；
3、超临界二氧化碳注入模块包括co2气瓶、液态co2生成管路；所述液态co2生成管路上依次连接第一压力表、co2注入第一阀门、制冷装置、储液罐、co2注入第二阀门；
4、碱液注入模块包括碱液存放容器、碱液注入管路；所述碱液注入管路连接碱液注入阀门；
5、液态co2生成管路和碱液注入管路并联连接流体注入管路；
6、所述流体注入管路的端口处通过注入口通入到煤样内部；
7、堵漏压裂模块包括煤样夹持器、围压泵、轴压泵；煤样夹持器的两端配有煤样室堵头、过滤板；煤样夹持器上安装有控温装置、第一压力传感器、第二压力传感器、光纤传导装置；围压泵和轴压泵共同连接液压油供给源；围压泵和轴压泵分别连接围压压力表、围压控制阀、轴压压力表、轴压控制阀通过围压加载入口和轴压加载入口与煤样夹持器相连；
8、所述光纤传导装置置于煤样内部预留孔道内，包括光导纤维和光纤传感器；
9、数据分析模块包括数据采集控制软件、计算机，对试验结果进行数据采集与分析。
10、作为优选技术方案：所述煤样夹持器内煤样尺寸满足φ100×200 mm的圆柱状样品，满足围压、轴向应力加载承压能力要求。
11、作为优选技术方案：所述流体注入管路上依次连接流量计、加压泵、第二压力表、流体管路第一阀门、加热装置、反排出口、温度计、流体管路第二阀门。
12、作为优选技术方案：围压泵和轴压泵分别连接围压压力表、围压控制阀、轴压压力表、轴压控制阀。
13、作为优选技术方案：第一压力传感器和第二压力传感器分别置于煤样两端。
14、作为优选技术方案：煤样内部设置有至少四个预留孔道，均匀分布于以煤样中心为圆心、40mm为半径的圆周上。
15、一种运用所述的试验系统进行超临界二氧化碳堵漏压裂试验的方法，包括以下步骤：
16、a.检查液态co2生成管路、碱液注入管路和流体注入管路气密性；
17、b.将煤样置于煤样夹持器中煤样室堵头与过滤板之间，打开围压控制阀、轴压控制阀，液压油供给源中的液压油由围压泵和轴压泵通过围压加载入口和轴压加载入口输入到煤样夹持器，通过围压压力表、轴压压力表读数调整围压与轴压的加载压力，通过控温装置对夹持器中煤样进行保温；
18、c.液态co2的生成及注入；
19、打开co2注入第一阀门，co2气瓶中的co2气体通过制冷装置生成液态co2并存储于储液罐中；打开co2注入第二阀门、流体管路第一阀门、流体管路第二阀门，储液罐的液态co2通过加压泵加压，通过加热装置加热后通过注入口通入到煤样内部，通过流量计、第二压力表、温度计读数调整超临界二氧化碳注入流量、注入压力和注入温度，通过第一压力传感器和第二压力传感器压力变化控制注入时间；
20、d.将流体注入管路中剩余的液态co2通过反排出口排出后关闭反排阀门；
21、e.注入碱液；
22、打开碱液注入阀门、流体管路第一阀门、流体管路第二阀门，碱液存放容器中的碱液通过加压泵加压，通过加热装置加热后通过注入口通入到煤样内部，通过流量计、第二压力表、温度计读数调整碱液注入流量、注入压力和注入温度，通过第一压力传感器和第二压力传感器的压力变化控制注入时间；
23、f.选取不同超临界二氧化碳和碱液的注入压力、注入温度、注入量，重复上述a-e试验步骤，通过第一压力传感器和第二压力传感器获取煤样前后两端压力传感器读数，通过光纤传导装置获取裂缝形态变化，应用计算机通过数据采集控制软件分析处理试验数据，分析试验结果。
24、作为优选技术方案：步骤b中煤样尺寸为φ100×200 mm的圆柱状样品，控温装置满足煤样夹持器中煤样温度高于超临界二氧化碳临界温度31℃。
25、作为优选技术方案：步骤c中，制冷装置设置温度达到co2液化温度-37℃；加压泵设置压力满足高于超临界二氧化碳临界压力7.3mpa；加热装置设置满足温度高于超临界二氧化碳临界温度31℃。
26、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
27、1、本专利技术利用大气中的co2作为气源，通过液化、加压、加热，产生具有粘度低、渗透性好、煤层注入效果好等压裂特性的超临界二氧化碳，并与碱液作用，生成的固化颗粒在压裂过程中堵漏增压，增强压裂效果；
28、2、未封堵的小孔隙实现缓慢润湿煤体。利用超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统及试验方法可对超临界二氧化碳作用下堵漏压裂特性及co2固化封存进行研究与深入剖析；
29、3、本专利技术不仅能够进行系统压力的调控，还可通过流量控制装置、温度控制装置改变超临界二氧化碳及碱液的注入参数，可研究碱液固化封存二氧化碳的最佳注入条件；
30、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于，包括超临界二氧化碳注入模块、碱液注入模块、堵漏压裂模块、数据分析模块；
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：所述煤样夹持器（19）内煤样（20）尺寸满足Φ100×200 mm的圆柱状样品，满足围压、轴向应力加载承压能力要求。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：所述流体注入管路（40）上依次连接流量计（9）、加压泵（10）、第二压力表（11）、流体管路第一阀门（12）、加热装置（13）、反排出口（15）、温度计（16）、流体管路第二阀门（17）。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：围压泵和轴压泵分别连接围压压力表（24）、围压控制阀（25）、轴压压力表（28）、轴压控制阀（29）。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：第一压力传感器（33）和第二压力传感器（34）分别置于煤样两端。
6.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特
7.一种运用权利要求1-6中任一项所述的试验系统进行超临界二氧化碳堵漏压裂试验的方法，其特征是，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的运用试验系统进行超临界二氧化碳堵漏压裂试验的方法，其特征在于：步骤b中，煤样（20）尺寸为Φ100×200 mm的圆柱状样品，控温装置（32）满足煤样夹持器（19）中煤样（20）温度高于超临界二氧化碳临界温度31℃。
9.根据权利要求7所述的运用试验系统进行超临界二氧化碳堵漏压裂试验的方法，其特征在于：步骤c中，制冷装置（4）设置温度达到CO2液化温度-37℃；加压泵（10）设置压力满足高于超临界二氧化碳临界压力7.3MPa；加热装置（13）设置满足温度高于超临界二氧化碳临界温度31℃。
...【技术特征摘要】
1.一种超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于，包括超临界二氧化碳注入模块、碱液注入模块、堵漏压裂模块、数据分析模块；
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：所述煤样夹持器（19）内煤样（20）尺寸满足φ100×200 mm的圆柱状样品，满足围压、轴向应力加载承压能力要求。
3.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：所述流体注入管路（40）上依次连接流量计（9）、加压泵（10）、第二压力表（11）、流体管路第一阀门（12）、加热装置（13）、反排出口（15）、温度计（16）、流体管路第二阀门（17）。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：围压泵和轴压泵分别连接围压压力表（24）、围压控制阀（25）、轴压压力表（28）、轴压控制阀（29）。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳堵漏压裂试验系统，其特征在于：第一压力传感器（33）和...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙秋爽，陈建，郭立稳，王刚，周刚，胡相明，王和堂，蔡永博，白刚，
申请(专利权)人：华北理工大学，
类型：发明
国别省市：
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