[發明專利]一種真三軸水力壓裂實驗裝置和水力壓裂試驗方法在審

申請號：	202010024614.9	申請日：	2020-01-10
公開（公告）號：	CN111257129A	公開（公告）日：	2020-06-09
發明（設計）人：	李全貴;劉樂;胡千庭;翟成;梁運培;鄒全樂;閆發志;姜志忠;張躍兵;胡良平;武曉斌;凌發平	申請（專利權）人：	重慶大學
主分類號：	G01N3/18	分類號：	G01N3/18
代理公司：	重慶大學專利中心 50201	代理人：	唐開平
地址：	400044 ***	國省代碼：	重慶;50
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種真三軸水力實驗裝置試驗方法
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【權利要求書】：

1.一種真三軸水力壓裂實驗裝置，包括：壓裂室，用于放置水力壓裂試件；真三軸應力加載裝置，用于對水力壓裂試件獨立施加三軸應力以模擬水力壓裂試件真實的應力狀態；壓裂泵注裝置，用于向水力壓裂試件內部加壓填充壓裂液，水力壓裂試件漲裂產生透氣裂隙；其特征是，還包括：降溫冷凍裝置，用于冷凍裂隙內部的壓裂液，致使壓裂液體積增大，加大水力壓裂裂隙體積。

2.根據權利要求1所述的真三軸水力壓裂實驗裝置，其特征是：所述壓裂室含有箱體，箱體外部前側、上側和左側分別固定是前油缸、上油缸和左油缸，三個油缸的柱塞伸進箱體內且油缸行程滿足水力壓裂試件三軸應力加載；箱體內壁安裝有后壓板、右壓板和下壓板，前壓板、上壓板和左壓板，前油缸、上油缸和左油缸的柱塞直接與前壓板、上壓板和左壓板接觸對試件獨立施加三軸應力；六個壓板的內壁面對應布設有液氮儲存管路。

3.根據權利要求2所述的真三軸水力壓裂實驗裝置，其特征是：所述真三軸加載裝置包括伺服泵站，伺服泵站經過Z軸管路、X軸管路、Y軸管路對應連接上油缸、左油缸和前油缸。

4.根據權利要求3所述的真三軸水力壓裂實驗裝置，其特征是：所述壓裂泵注裝置包括壓裂泵、壓裂管和壓力采集儀，壓裂泵通過壓裂管路連通在水力壓裂試件中預先埋入的壓裂管，壓裂管路裝有壓力采集儀。

5.根據權利要求1-4任一所述的真三軸水力壓裂實驗裝置，其特征是：所述降溫冷凍裝置包括注入動力裝置、液氮儲存管路和液氮回收裝置；所述注入動力裝置包括液體注入泵，液體注入泵的進液口通過安裝有蒸餾水管路閥的一條管路連接蒸餾水罐，通過安裝有液氮管路閥的另一條管路連接液氮儲罐，液體注入泵的出液口經管道連接液氮儲存管路；

所述液氮儲存管路包括有左壓板液氮儲存管路、右壓板液氮儲存管路、上壓板液氮儲存管路、下壓板液氮儲存管路、前壓板液氮儲存管路和后壓板液氮儲存管路；液體注入泵出液口連接第一四通閥前端口，第一四通閥的三個后端口分別連接左壓板液氮儲存管路、上壓板液氮儲存管路和后壓板液氮儲存管路；前壓板液氮儲存管路與左壓板液氮儲存管路連通，右壓板液氮儲存管路與上壓板液氮儲存管路連通，下壓板液氮儲存管路與后壓板液氮儲存管路連通；

所述液氮回收裝置包括液氮回收容器，前壓板液氮儲存管路、右壓板液氮儲存管路和下壓板液氮儲存管路的出液口分別連通第二四通閥的三個前端口；第二四通閥后端口連接液氮回收容器，第二四通閥與液氮回收容器之間設有液氮回收閥。

6.根據權利要求5所述的真三軸水力壓裂實驗裝置，其特征是：在壓裂腔體內壁放置溫度傳感器，溫度傳感器通過溫度傳感器線經過壓裂腔體的封孔段與溫度傳感器采集儀連接。

7.一種使用權利要求1-6任一真三軸水力壓裂實驗裝置的水力壓裂試驗方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1、對水力壓裂試件進行常規水力壓裂；

步驟2、向水力壓裂試件周圍壓板注入液氮，對水力壓裂試件內部壓裂液實施降溫結冰；

步驟3、注入蒸餾水排除液氮，對水力壓裂試件升溫；

步驟4、對水力壓裂試件進行第二次壓裂。

8.根據權利要求7所述的水力壓裂試驗方法，其特征是，在步驟1中，所述常規水力壓裂包括以下步驟：

步驟11）、將現場取回的足夠大的原煤樣切割制成100 mm×100 mm×100 mm標準水力壓裂試件，利用直徑為25 mm的取芯鉆桿取55 mm的鉆孔，形成壓裂腔體；將預先加工好的壓裂管放入壓裂腔體中并用環氧樹脂AB膠進行封孔；埋壓裂管的同時，在試件壓裂腔體內放入溫度傳感器；

步驟12）、將水力壓裂試件放置在壓裂室中，啟動伺服泵站分別向Z軸管路、X軸管路、Y軸管路注液壓油對水力壓裂試件加載三軸壓力至額定值；

步驟13）、啟動壓裂泵對水力壓裂試件E進行常規水力壓裂，當水力壓裂采集儀的壓力突然下降超過30%，關閉壓裂泵。

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