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原文传递一种煤储层压裂液滞留自吸检测装置与方法

专利名称：	一种煤储层压裂液滞留自吸检测装置与方法
摘要：	一种煤储层压裂液滞留自吸检测装置与方法，适用于煤层气开发地质领域使用。包括框架式机架、真三轴加载系统、流体注入系统、中子成像系统和数据采集处理系统；压裂试件制备，测定不同系列强力弹簧的弹力，并保证左右、上下和前后方向上所放置的强力弹簧的弹力大小分别一致；将制备好的标准压裂试件放置于拼装立方体Ⅱ内，使压裂液从压裂液储存器中通过流体导管从钢质注液管进入拼装立方体Ⅱ内部的标准压裂试件内；注入压裂液后实时监测压裂液在煤样中的滞留自吸行为，检测压裂液的造缝能力和标准压裂试样的损伤程度，更换不同配方的压裂液，据此以查明煤储层对不同压裂液的响应特征与敏感程度，以优选压裂液配方。其结简单，检测效果好。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	鞠玮;刘博;秦勇;申建;吴财芳;沈玉林
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910211052.6
公开号：	CN109828096A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	李悦声
分类号：	G01N33/22(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院
主权项：	1.一种煤储层压裂液滞留自吸检测装置，其特征在于：它包括框架式机架、真三轴加载系统、流体注入系统、中子成像系统和数据采集处理系统；所述框架式机架包括底座和设置在底座上的支架，用于承载和固定真三轴加载系统；所述真三轴加载系统包括一个由铝合金板(3)构成的拼装立方体Ⅰ和一个由应力均衡板(6)构成的拼装立方体Ⅱ，其中拼装立方体Ⅱ设置在拼装立方体Ⅰ内，且两者之间均匀分布设有多个强力弹簧(5)相互连接，强力弹簧(5)在板面范围内均匀分布，其组数为n×n，n≥5，所述拼装立方体Ⅰ顶面的铝合金板(3)和拼装立方体Ⅱ顶面应力均衡板(6)的对应位置设有流体注入孔(13)，拼装立方体Ⅱ内设置有标准压裂试件，标准压裂试件内设置有一根钢质注液管，钢质注液管一端在标准压裂试件内，另一端穿过流体注入孔(13)暴露于外，标准压裂试件外层包裹有密封材料(7)；所述流体注入系统包括流体导管(8)、伺服增压器(11)和压裂液储存器(10)，伺服增压器(11)通过流体导管(8)与压裂液储存器(10)相互连接，流体导管(8)将压裂液储存器(10)与暴露在外的钢质注液管连接；所述中子成像系统包括中子源系统(9)和像探测系统(2)，其中，中子源系统(9)与像探测系统(2)分别设置在拼装立方体Ⅰ两侧；所述数据采集处理系统包括计算机(1)用于将记录的中子检测信号提取并转换成地质信息和图像信息，所述伺服增压器(11)和像探测系统(2)的输出端分别与计算机(1)相连接。 2.根据权利要求1所述的煤储层压裂液滞留自吸检测装置，其特征在于：所述铝合金板(3)与应力均衡板(6)各有6块，6块铝合金板(3)之间通过设置在边缘的多个铰链(4)相互连接为整体，再通过多个锁扣(12)连接组成拼装立方体Ⅰ，6块应力均衡板(6)通过强力弹簧(5)分别与对应的6块铝合金板连接。 3.按照权利要求1所述的煤储层压裂液滞留自吸检测装置，其特征在于：所述框架式机架为不锈钢钢质材料，所述铝合金板的尺寸为50cm×50cm，厚10mm，所述应力均衡板的尺寸为35cm×35cm，厚5mm。 4.按照权利要求1所述的煤储层压裂液滞留自吸检测装置，其特征在于：所述流体注入孔(13)位于所拼装立方体I顶面铝合金板(3)和拼装立方体II顶面应力均衡板(6)的中心位置，孔径10mm，所述中子源系统(9)使用的为同位素中子源。 5.一种使用权利要求1所述煤储层压裂液滞留自吸检测装置的煤储层压裂液滞留自吸检测方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，压裂试件制备，包括如下子步骤：矿井下采集大块新鲜煤样，借助岩石切割机将其切成立方体结构；在立方体煤样某一表面的中心位置钻取垂直钻孔，并利用树脂胶将钢质注液管固结于孔内以模拟井眼；用密封材料(7)将上述带钻孔的立方体煤样包裹，制备成标准压裂试件，带有模拟井眼的煤样立方体面作为顶面；步骤2，测定不同系列强力弹簧(5)的弹力，并保证左右、上下和前后方向上所放置的强力弹簧(5)的弹力大小分别一致，强力弹簧(5)可根据不同地质条件进行更换，但保证强力弹簧(5)的弹力左＝右，上＝下，前＝后；步骤3，将制备好的标准压裂试件放置于拼装立方体Ⅱ内，关闭拼装立方体I的锁扣(12)，以左右、上下和前后方向强力弹簧(5)的弹力作为煤岩所受的三轴地应力，将真三轴加载系统放入框架式机架，启动伺服增压器(11)，使压裂液从压裂液储存器(10)中通过流体导管(8)从钢质注液管进入拼装立方体Ⅱ内部的标准压裂试件内；步骤4，注入50mL压裂液后停止流体注入，但继续保压，打开中子成像系统，实时监测压裂液在煤样中的滞留自吸行为，提取中子成像系统数据体，以停止流体注入后0.5min时中子成像记录作为压裂液在标准压裂试样中的初始滞留分布状态，并计算此时标准压裂试样内压裂液分布的分数维值，作为初始值，随后每隔5min成像并计算标准压裂试样内压裂液分布的分数维值，观测压裂液在标准压裂试样中由于自吸而造成的运移路径及分布特点，总观测总时间12h，统计分析分数维值与观测时间的关系，以量化表征压裂后压裂液的滞留与自吸过程；步骤5，检测压裂液的造缝能力和标准压裂试样的损伤程度，更换不同配方的压裂液，在相同条件下重复上述步骤，基于停止流体注入后0.5min的压裂液分布的分数维值，判定压裂液的造缝能力，分数维值高者压裂液的造缝能力强，根据分数维值随观测时间的变化规律，判定压裂液对压裂试样的损伤程度，随着时间的推移，分数维值变化小者对样品损伤小，据此以查明煤储层对不同压裂液的响应特征与敏感程度，以优选压裂液配方。 6.根据权利要求5所述的煤储层压裂液滞留自吸检测方法，其特征在于：所述岩石切割机的立方体煤样为300mm×300mm×300mm，垂直钻孔的直径12mm，深度为160mm，钢质注液管的尺寸为外径10mm/内径5mm/长190mm，固结深度为140mm，包裹密封材料(7)后的立方体煤样的标准压裂试件尺寸为350mm×350mm×350mm。
所属类别：	发明专利