一种含温控系统的大尺寸真三轴水力压裂实验机及其实验方法.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CN107907422A(43)申请公布日2018.04.13(21)申请号201711070075.7(22)申请日2017.11.03(71)申请人中国地质大学（武汉）地址430074湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号(72)发明人解经宇周治东王荣璟蒋国盛彭力殷俊(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人杨晓燕(51)Int.Cl.G01N3/12(2006.01)G01N3/18(2006.01)G01N3/02(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种含温控系统的大尺寸真三轴水力压裂实验机及其实验方法(57)摘要本发明公开了一种含温控系统的大尺寸真三轴水力压裂实验机及其实验方法，压裂实验机主要包括5个模块：含温控系统的大尺寸真三轴模块、含温控系统的水力伺服泵压模块、声发射模块、试样装卸模块及计算机。实验方法主要包括以下步骤：试样的制作与装载、设置模拟储层参数、进行水力压裂物理模拟实验、完成实验并关闭实验机，卸载试样并分析实验结果。本发明在实验室条件下模拟水力压裂过程，尤其是模拟储层地应力场及温度场，克服了目前常规水力压裂设备忽视储层温度影响的缺点；大量实验可指导实际生产，避免实际生产过程中的盲目操作，提高生产效率；另外，本水力压裂实验机具有模块化操作，集成控制的优点，还可实现对实验过程的监控。CN107907422ACN107907422A权利要求书1/3页1.一种含温控系统的大尺寸真三轴水力压裂实验机，其特征在于，实验机主要包括5个模块：含温控系统的大尺寸真三轴模块(1)、含温控系统的水力伺服泵压模块(2)、声发射模块(3)、试样装卸模块(4)及计算机(5)；所述含温控系统的大尺寸真三轴模块(1)用于向试样施加围压以模拟储层地应力，并含可模拟储层温度的温控系统，所述含温控系统的水力伺服泵压模块(2)用于向试样中泵入高温高压压裂液，所述声发射模块(3)用于动态监测水力裂缝的扩展过程，所述试样装卸模块(4)用于对试样的装载和卸载；含温控系统的大尺寸真三轴模块(1)与含温控系统的水力伺服泵压模块(2)的控制箱(25)连接，控制箱(25)连接计算机(5)，所述试样装卸模块(4)与含温控系统的大尺寸真三轴模块(1)相连，声发射模块(3)与含温控系统的大尺寸真三轴模块(1)连接后再接入计算机(5)。2.根据权利要求1所述的含温控系统的大尺寸真三轴水力压裂实验机，其特征在于，所述含温控系统的大尺寸真三轴模块(1)包括试样放置室(113)、方形压块(114)、第一液压电动泵(15)、方形加热板(112)及隔热装置，方形压块(114)用于对放入试样放置室(113)中的试样施加模拟地应力，第一液压电动泵(15)与所述方形压块(114)通过活塞杆(115)连接，用于控制方形压块(114)进退，以实现对试样的加压，方形加热板(112)及隔热装置分布在试样放置室(113)四个内端面，试样放置室(113)底端开有压裂液出口(13)，并配有压裂液收集容器(14)；所述方形压块(114)设有三个，三个方形压块(114)在水平、垂直和竖直三个方向挤压试样，每一所述方形压块(114)分别对应设置一所述第一液压电动泵(15)；所述含温控系统的水力伺服泵压模块(2)包括压裂液容器(21)、第二液压电动泵(22)、溢流阀(23)、三通式伺服阀(24)、控制箱(25)、液体加热装置(26)，所述控制箱(25)内设置有增压泵；所述第二液压电动泵(22)的第一端通过管道连接压裂液容器(21)、第二端通过管道连接所述三通式伺服阀(24)的第一端；三通式伺服阀(24)的第二端连接回压裂液容器(21)，三通式伺服阀(24)的第三端通过泵注管线(212)连接至控制箱(25)内的增压泵；所述溢流阀(23)的一端连接压裂液容器(21)、另一端与第二液压电动泵(22)的第二端连接；所述液体加热装置(26)设置在泵注管线(212)上并与控制箱(25)内的温度控制装置连接；所述第一液压电动泵(15)通过第一液压电动泵控制线路(17)与控制箱(25)连接，方形加热板(112)通过方形加热板控制线路(18)与控制箱(25)连接，控制箱连接到计算机(5)；所述试样放置室(113)的四个内端面与方形加热板(112)的端面相同。3.根据权利要求2所述的含温控系统的大尺寸真三轴水力压裂实验机，其特征在于，所述声发射模块(3)包括全信息声发射分析仪主机(31)、信号放大器(32)和声发射探头(33)，所述声发射探头(33)安装于所述试样放置室(113)的四个内端面并通过信号传感线与信号放大器(32)连接，信号放大器(32)通过信号传感线与全信息声发射分析仪主机(31)连接，全