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原文传递一种实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统

专利名称：	一种实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统
摘要：	本发明属于压裂试验技术领域，公开了一种实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，包括：三维高应力加载子系统、压裂子系统以及超声相控阵成像子系统；所述三维高应力加载子系统包括：主反力框架、第一、第二以及第三施力装置、支撑框架、移动反力框架以及试样载台；第一施力装置与第三施力装置固定在主反力框架上；支撑框架设置在主反力框架一侧，移动反力框架可滑动地固定在支撑框架上；第二施力装置固定在移动反力框架内，且第二施力装置的施力行程的方向与移动反力框架的移动行程的方向一致；试样载台固定在移动反力框架内；压裂子系统的压裂介质输出接口设置在三维高应力加载子系统内；超声相控阵成像子系统的超声波相控阵列布置在试样载台上。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	胡大伟;吴金桥;丁长栋;周辉;张传庆;邵建富;卢景景;马东东;张杨;谭现锋
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910496480.8
公开号：	CN110132733A
代理机构：	北京众达德权知识产权代理有限公司
代理人：	刘杰
分类号：	G01N3/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
主权项：	1.一种实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，包括：三维高应力加载子系统、压裂子系统以及超声相控阵成像子系统；所述三维高应力加载子系统包括：主反力框架、第一施力装置、第三施力装置、支撑框架、移动反力框架、第二施力装置以及试样载台；所述第一施力装置与所述第三施力装置固定在所述主反力框架上；所述支撑框架设置在所述主反力框架一侧，所述移动反力框架可滑动地固定在所述支撑框架上；所述第二施力装置固定在所述移动反力框架内，且所述第二施力装置的施力行程的方向与所述移动反力框架的移动行程的方向一致；所述试样载台固定在所述移动反力框架内，用于承载试样；所述压裂子系统的压裂介质输出接口设置在所述三维高应力加载子系统内，用于向试样内注入压裂介质；所述超声相控阵成像子系统的超声波相控阵列布置在所述试样载台上，用于实时持续监测试样内的水力裂缝扩展过程。 2.如权利要求1所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述主反力框架包括：主反力框架主体；所述主反力框架主体包括：底座、顶梁以及对称设置的第一支柱和第二支柱；所述第一支柱的第一端和所述第二支柱的第一端固定在所述底座上，所述第一支柱的第二端和所述第二支柱的第二端固定在所述顶梁上；所述第一施力装置固定在所述顶梁上，施力方向朝向所述底座；所述第三施力装置固定在所述第二支柱上，施力方向朝向所述第二支柱；所述支撑框架与所述底座固定相连，用于所述移动反力框架在所述支撑框架和所述底座上移动。 3.如权利要求2所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述底座上固定有承压底座，用于承载移动反力框架并提供反作用力。 4.如权利要求2所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述第一支柱上和第二支柱上均设置有压紧机构，用于压紧所述移动反力框架。 5.如权利要求4所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述压紧机构包括：压紧基座、螺母、螺纹丝杆以及调节手柄；所述压紧基座固定在所述第一支柱或者第二支柱上，所述螺母固定在所述压紧基座上，所述螺纹丝杆螺接在所述螺母内，所述调节手柄固定在所述螺纹丝杆上；其中，所述螺纹丝杆设置在所述移动反力框架的移动行程两侧。 6.如权利要求1所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述支撑框架包括：支撑框架主体以及布置在所述支撑框架主体上的导向轨道；所述移动反力框架包括：移动反力框架主体以及固定在所述移动反力框架主体底部的可升降导轮；所述可升降导轮包括：导轮、导轮支座以及升降支架；所述导轮可转动地固定在所述导轮支座内，且所述导轮可滑动地设置在所述导向轨道上；所述升降支架固定在所述导轮支座与所述移动反力框架之间，用于调整支撑高度。 7.如权利要求6所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述支撑框架还包括：驱动液压缸；所述驱动液压缸的缸体固定在所述支撑框架主体上，所述驱动液压缸的活塞杆与所述移动反力框架主体相连。 8.如权利要求1所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述试样载台包括：载台主体以及布置在其上的承压板；所述承压板上开设有超声波探头容置槽，用于容置所述超声相控阵成像子系统的超声波探头，并与试样表面直接接触。 9.如权利要求1～8任一项所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述第二施力装置包括：第二液压缸阵列基座、第二液压缸阵列以及第二压头；所述第二液压缸阵列基座固定在所述移动反力框架内，所述第二液压缸阵列的缸体固定在所述第二液压缸阵列基座上；所述第二液压缸阵列的动作端固定在所述第二压头上；其中，所述第二液压缸阵列包括：多个均匀布置的液压缸。 10.如权利要求8所述的实时成像的三维高应力水力压裂物理模拟试验系统，其特征在于，所述第二压头包括：转接部以及压头部；所述转接部与所述第二液压缸阵列的动作端固定相连；在施力方向上，所述压头部的截面积小于所述转接部的截面积。
所属类别：	发明专利