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原文传递六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置及其试验方法

专利名称：	六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置及其试验方法
摘要：	本发明公开了一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置及使用该装置进行水力压裂物理模拟试验的方法，六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置包括六边形设计的承压釜桶、釜桶顶盖、安全控制系统和支架系统，桶盖和桶壁均设有单向液压活塞；本发明的试验装置及试验方法能够使得模拟结果更接近实际工程地质情况，更好地适用于地下深层围压条件，对于认知低渗透储层压裂缝真实发育规律、指导现场压裂施工具有很好地促进意义，而且可操作性强，便于技术推广。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油大学(华东)
发明人：	冯建伟;徐珂;商琳;王志坤
专利状态：	有效
申请日期：	2018-01-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201810050840.7
公开号：	CN110160877A
代理机构：	北京东方盛凡知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	宋平
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号
主权项：	1.一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置,包括釜桶顶盖、承压釜桶、安全控制系统和支架系统，其特征在于，所述的承压釜桶为六边形设计，分为上桶壁(21)、下桶壁(22)，两部分通过卡槽式合在一起，中间通过拧紧螺丝(23)拧紧，承压釜桶的底盖(24)的开口与安全控制系统相连接。 2.根据权利要求1所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述的承压釜桶的桶壁设有单向液压活塞(27)共36个，垂直向上等间距排列，在平面上围绕桶壁的六个边固定，单向液压活塞(27)的控制管线(212)直接穿过桶壁；所述的釜桶顶盖(11)下部连接6个单向液压活塞(15)，活塞的压头(16)呈等边三角形形状，顶盖与承压釜桶之间垫有密封胶套，其中，6个单向液压活塞(15)呈两排排列，每排3个。 3.根据权利要求2所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述的釜桶顶盖还包括活塞控制管线(17)和稳压水力压裂泵(18)，所述的活塞控制管线(17)与单向活塞(15)相连接并穿过顶盖(11)，所述的连续注入水管(14)向上穿过固定螺丝(13)与顶盖(11)的开孔焊接在一起，外接稳压水力压裂泵(18)，所述的釜桶顶盖(11)和承压釜桶壁(21)(22)之间通过6个拧紧螺丝(12)、固定螺丝(13)固定密封在一起。 4.根据权利要求3所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述的承压釜桶内放置六边形实验岩样(214)，岩样周围用高强度胶囊(213)封闭，岩样内插入模拟井筒(210)，所述的模拟井筒(210)分为金属井筒和裸眼井段(211)，所述的模拟井筒(210)与连续注入水管(14)之间通过密封螺丝拧紧后连接在一起，在顶盖(11)与岩样(214)相连接的部位安装单向阀门(29)。 5.根据权利要求4所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述的安全控制系统包括出水口(31)、传导管线(32)和温压测量计(33)，依次排列安置在承压釜桶底盖(24)上，所述的出水口(31)装有安全阀门，所述的传导管线(32)内接岩石样品外围的探头，外接声发射接收仪。 6.根据权利要求5所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述的支架系统包括固定螺丝(41)和固定支架(42)，固定支架(42)的高度可通过围绕承压桶等间距排列的6个固定螺丝(41)调整以保证承压釜桶的平稳放置。 7.根据权利要求6所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述稳压水力压裂泵(18)为一高压水泵，前端安装有稳压增压器，压裂液中含有示踪剂黄色荧光粉。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的一种六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置，其特征在于，所述的连接管道是高强度压力管，受压力大于50MPa；所述的单向活塞所能提供压力大于50MPa；所述的桶壁为高压釜，受压力大于100MPa；所述的承压釜桶的壁、顶盖、底盖厚20cm；所述的釜桶内部边与边之间的垂直距离为30cm。 9.一种水力压裂物理模拟试验方法，使用权利要求1至8中任一项所述的六边形边界的水力压裂物理模拟试验装置来实现，其特征在于，包括以下步骤： 1)设计实验方案，通过现场压裂测试、岩石声发射测试、差应变测试、声速各向异性测试，获取最大主应力方向及主应力值，通过力的合成分解求取六边形边界上的应力大小，同时求取不同深度段的梯度应力值，获取真实低渗透储层的压力和含水性数据，并根据拟获得的实验效果，选取压裂液、浓度及压裂所需压力，加入荧光粉； 2)按照相似材料比例系数配置岩石样品材料，并压制成低渗透岩样，边界切割成六边形柱状体，周围涂上高强度胶体(213)，封闭制成模拟实验样品(214)，顶部中间设置好模拟井筒(210)和裸眼段(211)； 3)打开承压釜桶顶盖(11)，把岩样(214)放置在底盖(24)的卡槽内，启动桶内36个单向液压活塞(27)，将压头(28)对准岩样侧面，根据测试分析结果调整不同深度的压力数据，以模拟真实地层的垂向梯度应力； 4)将机油注入承压釜桶，将连续水管(14)和模拟井筒(210)拧紧，并安装单向阀门(29)，封闭上盖(11)，立即启动单向活塞(15)和压头(16)，以达到垂向应力条件； 5)启动稳压水力压裂泵(18)、温压测量计(33)和外接声发射接收仪，当达到实验方案设定压力时，关闭压裂泵(18)，提取声发射资料，便于后期研究； 6)按照实验方案要求静置直到设定时间； 7)打开出水阀门(31)，放空釜桶内机油和压裂液，取出实岩样(24)，进行剖开研究或CT扫描，统计分析压裂缝的形态、产状及组合规律。
所属类别：	发明专利