一种可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111141599A(43)申请公布日2020.05.12(21)申请号202010158904.2G01N1/28(2006.01)(22)申请日2020.03.09(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市黄岛区前湾港路579号（泰安市泰山区岱宗大街223号、济南市天桥区胜利庄路17号）(72)发明人王刚刘义鑫倪冠华于岩斌刘震孙路路黄启铭韩冬阳刘志远秦相杰(74)专利代理机构重庆天成卓越专利代理事务所(普通合伙)50240代理人谭小容(51)Int.Cl.G01N3/02(2006.01)G01N3/12(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法(57)摘要本发明公开了一种可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法，包括试样准备，利用钻机，在试样顶部中心钻斜盲孔作为压裂孔；压裂管的安装；试样在真三轴试验测试装置上安装；施加三轴应力；压裂试验；同组其它试验；整理试验数据。采用在试样顶部中心钻斜盲孔作为压裂孔，并将试样置于真三轴试验测试装置中进行可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法，通过不断调整压裂孔的角度等参数，用于研究水力压裂钻孔与三维应力夹角影响水力压裂裂隙扩展机制，为工程实践提供指导。CN111141599ACN111141599A权利要求书1/2页1.一种可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、试样制备；(1)、将原煤块体切割成六面体，然后通过磨床进行加工，使其端面平整度为±0.02mm以内；(2)、利用钻机，在试样顶部中心钻斜盲孔作为压裂孔(15)；步骤二、压裂管的安装；选取外径与压裂孔(15)直径相等，长度比压裂孔(15)深度小8—12mm的压裂管，并在压裂管外壁均匀涂抹硅橡胶，将压裂管沿压裂孔(15)方向倾斜插入，通过硅橡胶密封压裂管外壁与压裂孔(15)内壁之间的缝隙，然后在压裂孔(15)口部安装万向密封接头(16)；步骤三、试样在真三轴试验测试装置上安装；所述真三轴试验测试装置包括主机(A)、主机支撑组件(B)、滑轨(C)、滑轨支撑组件(D)和伺服油缸(E)，六套所述伺服油缸(E)布置在主机(A)外的上下、左右、前后方向，所述滑轨(C)在主机(A)下方前后延伸设置，且穿过主机(A)后通过滑轨支撑组件(D)支撑在地面上，所述主机(A)包括铸造成型的整体环形框架(1)，所述整体环形框架(1)的前后两侧开孔，并在每个开孔位置外侧配备有盖板(2)，所述整体环形框架(1)和盖板(2)围成主机壳，主机内腔用于放置试样(3)，试样(3)的上、下、左、右、前、后侧外分别配备有试样垫块(4)，位于下侧的所述试样垫块(4)下方设置有能在滑轨(C)上前后移动的试样移动支架(5)；前后侧的伺服油缸(E)下方均设置有能在滑轨(C)上前后移动的油缸移动支架(6)，所述盖板(2)能随着对应侧的伺服油缸(E)一起移动，上下左右侧的伺服油缸(E)固设在整体环形框架(1)的对应侧外，伺服油缸(E)的活塞杆(7)前端居中位置处设置有载荷传感器(8)，所述载荷传感器(8)的前端穿过主机壳后安装有压头(9)；位于前、后、左、右的每个试样垫块(4)的内壁上安装有至少四个均匀分布的声发射仪，将试样放入六块试样垫块(4)围成的腔体内并通过快锁(14)组合安装后再结合试样垫块(4)接缝处的棱边密封胶密封成一个试样密封垫，从而将试样(3)密封其中；所述棱边密封胶采用在需要密封的棱边刷涂液态硅橡胶，待硅橡胶固化后便能实现试样垫块(4)之间的密封；首先将试样密封垫安装在下压头上，再控制上压头下移与万向密封接头(16)安装在一起，同时上压头与试样密封垫上表面贴合，最后分别控制前、后、左、右四个压头移动，使对应的压头分别贴合到试样密封垫的对应表面；步骤四、施加三轴应力；通过前、后、左、右、上、下六个压头对试样施加应力至预定值；步骤五、压裂试验；打开声发射仪，通过压裂孔(15)对原煤试件注入高压水进行水力压裂，待水压降低50％后，关闭压裂孔(15)停止压裂，记录该过程中前、后、左、右、上、下六个压头的压力与位移变化、声发射信息以及流量信息；步骤六、同组其它试验；更换原煤试件，改变钻孔倾斜角度，或者改变三轴压力、注水速率，重复步骤一至步骤五；步骤七、整理试验数据。2CN111141599A权利要求书2/2页2.按照权利要求1所述的可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法，其特征在于：所述试样为正方体，试样尺寸为200×200×200mm。3.按照权利要求1所述的可调节压裂孔方向的真三轴水力压裂试验方法，其特征在于：所述压裂孔(15)孔径为12mm，孔深为105mm。4.按照权利要