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[發明專利]一種可調節壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法有效

專利信息
申請號: 202010158904.2 申請日: 2020-03-09
公開(公告)號: CN111141599B 公開(公告)日: 2021-05-14
發明(設計)人: 王剛;劉義鑫;倪冠華;于巖斌;劉震;孫路路;黃啟銘;韓冬陽;劉志遠;秦相杰 申請(專利權)人: 山東科技大學
主分類號: G01N3/02 分類號: G01N3/02;G01N3/12;G01N1/28
代理公司: 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙) 50240 代理人: 譚小容
地址: 266590 山東省青島市黃島區前灣港路579號*** 國省代碼: 山東;37
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 調節 裂孔 方向 真三軸 水力 試驗 方法
【權利要求書】:

1.一種可調節壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法,其特征在于,包括以下步驟:

步驟一、試樣制備;

(1)、將原煤塊體切割成六面體,然后通過磨床進行加工,使其端面平整度為±0.02mm以內;

(2)、利用鉆機,在試樣頂部中心鉆斜盲孔作為壓裂孔(15);

步驟二、壓裂管的安裝;

選取外徑與壓裂孔(15)直徑相等,長度比壓裂孔(15)深度小8—12mm的壓裂管,并在壓裂管外壁均勻涂抹硅橡膠,將壓裂管沿壓裂孔(15)方向傾斜插入,通過硅橡膠密封壓裂管外壁與壓裂孔(15)內壁之間的縫隙,然后在壓裂孔(15)口部安裝萬向密封接頭(16);

步驟三、試樣在真三軸試驗測試裝置上安裝;

所述真三軸試驗測試裝置包括主機(A)、主機支撐組件(B)、滑軌(C)、滑軌支撐組件(D)和伺服油缸(E),六套所述伺服油缸(E)布置在主機(A)外的上下、左右、前后方向,所述滑軌(C)在主機(A)下方前后延伸設置,且穿過主機(A)后通過滑軌支撐組件(D)支撐在地面上,所述主機(A)包括鑄造成型的整體環形框架(1),所述整體環形框架(1)的前后兩側開孔,并在每個開孔位置外側配備有蓋板(2),所述整體環形框架(1)和蓋板(2)圍成主機殼,主機內腔用于放置試樣(3),試樣(3)的上、下、左、右、前、后側外分別配備有試樣墊塊(4),位于下側的所述試樣墊塊(4)下方設置有能在滑軌(C)上前后移動的試樣移動支架(5);前后側的伺服油缸(E)下方均設置有能在滑軌(C)上前后移動的油缸移動支架(6),所述蓋板(2)能隨著對應側的伺服油缸(E)一起移動,上下左右側的伺服油缸(E)固設在整體環形框架(1)的對應側外,伺服油缸(E)的活塞桿(7)前端居中位置處設置有載荷傳感器(8),所述載荷傳感器(8)的前端穿過主機殼后安裝有壓頭(9);

位于前、后、左、右的每個試樣墊塊(4)的內壁上安裝有至少四個均勻分布的聲發射儀,將試樣放入六塊試樣墊塊(4)圍成的腔體內并通過快鎖(14)組合安裝后再結合試樣墊塊(4)接縫處的棱邊密封膠密封成一個試樣密封墊,從而將試樣(3)密封其中;所述棱邊密封膠采用在需要密封的棱邊刷涂液態硅橡膠,待硅橡膠固化后便能實現試樣墊塊(4)之間的密封;

首先將試樣密封墊安裝在下壓頭上,再控制上壓頭下移與萬向密封接頭(16)安裝在一起,同時上壓頭與試樣密封墊上表面貼合,最后分別控制前、后、左、右四個壓頭移動,使對應的壓頭分別貼合到試樣密封墊的對應表面;

步驟四、施加三軸應力;

通過前、后、左、右、上、下六個壓頭對試樣施加應力至預定值;

步驟五、壓裂試驗;

打開聲發射儀,通過壓裂孔(15)對原煤試件注入高壓水進行水力壓裂,待水壓降低50%后,關閉壓裂孔(15)停止壓裂,記錄該過程中前、后、左、右、上、下六個壓頭的壓力與位移變化、聲發射信息以及流量信息;

步驟六、同組其它試驗;

更換原煤試件,改變鉆孔傾斜角度,或者改變三軸壓力、注水速率,重復步驟一至步驟五;

步驟七、整理試驗數據。

2.按照權利要求1所述的可調節壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法,其特征在于:所述試樣為正方體,試樣尺寸為200×200×200mm。

3.按照權利要求1所述的可調節壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法,其特征在于:所述壓裂孔(15)孔徑為12mm,孔深為105mm。

4.按照權利要求3所述的可調節壓裂孔方向的真三軸水力壓裂試驗方法,其特征在于:所述壓裂管長度為95mm。

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