一种高温三轴岩心水力致裂夹持器及其使用方法.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CN107796694A(43)申请公布日2018.03.13(21)申请号201710893800.4(22)申请日2017.09.27(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人舒彪梁铭张绍和朱润俊孙平贺曹函朱林贵仁(74)专利代理机构北京中济纬天专利代理有限公司11429代理人陆薇薇(51)Int.Cl.G01N3/04(2006.01)G01N3/18(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种高温三轴岩心水力致裂夹持器及其使用方法(57)摘要本发明提供了一种高温三轴岩心水力致裂夹持器及其使用方法，包括筒体部件、高温胶套、监测组件、加热套及致裂接头。筒体的左堵头端面上有一盲孔与致裂接头进行配合，右堵头可在筒体内沿筒体轴向移动，左、右堵头均有一小孔自某一端面中心贯穿至另一端面，通过与高温胶套进行配合所形成的密闭的岩心腔可同时承受外部三轴应力及高温条件的作用；外部流体沿轴向从左堵头中心小孔进入；筒体上沿轴向上分布有六个温度监测接口；温度的施加通过加热套上的加热电阻间接加热岩心。本发明结构简洁，操作方便，可解决目前夹持器在干热岩室内试验中所存在的可施加温度不高、难以同时施加三轴应力-温度作用、试验环境密封性差、材料寿命较短的问题。CN107796694ACN107796694A权利要求书1/2页1.一种高温三轴岩心水力致裂夹持器，其特征在于：包括筒体部件、高温胶套、监测组件、加热套和致裂接头；所述的夹持器筒体部件包括左堵头和右堵头，左堵头由两部分组成，第一部分为带有螺栓连接孔的圆柱件，圆柱件自其中一个水平端面中心向内切削出一个外径逐步变小的阶梯圆柱槽并贯穿至另一水平端面；左堵头的第二部分为阶梯圆柱件，阶梯圆柱件外部轮廓与左堵头的第一部分的圆柱件的阶梯圆柱槽内部轮廓相同；左堵头的第二部分即阶梯圆柱件穿过左堵头的第一部分的圆柱件的阶梯圆柱槽与圆柱件进行配合；夹持器筒体部件的右堵头由两部分组成，第一部分为阶梯圆柱件，所述的阶梯圆柱件在外径较小的一端自水平端面中心处向内切除出一个圆柱槽，在圆柱槽的底端向内钻一小于圆柱槽内径的螺纹孔；右堵头的第二部分为一圆柱杆件，圆柱杆件的一端带有螺纹，且所述的带有螺纹的圆柱杆件的一端的外部轮廓与第一部分阶梯圆柱件的圆柱槽及圆柱槽底端螺纹孔的内部轮廓相同；右堵头的第二部分即圆柱杆件的带有螺纹的一端与第一部分的阶梯圆柱外径较小端的水平端面上的圆柱槽底部的螺纹孔通过螺纹进行配合；左堵头的外径最大的水平端面的中心处设置有一个内径与致裂接头外径较小端外径相等的盲孔，盲孔用来与致裂接头进行配合；所述的左堵头自某一水平端面中心处有一圆孔贯穿至另一水平端面；所述的右堵头自某一水平端面中心处有一圆孔贯穿至另一水平端面；所述的右堵头在筒体内可沿筒体的轴向进行移动，左堵头和右堵头分别通过锥形环与高温胶套进行配合形成密闭的可承受外部三轴应力和高温条件的岩心压裂试验腔；所述的锥形环的外径最小端的圆环内径与堵头外径相同；左堵头和右堵头从锥形环的外径最大端穿过锥形环的最小端与岩心相接触；锥形环的外径最小端挤入高温胶套内形成整体；所述的致裂接头为一阶梯圆柱件，自某一水平端面中心处有一圆孔贯穿至另一水平端面，所述的贯穿两个端面中心处的圆孔内径与左堵头的贯穿两个端面中心处的圆孔内径相等；所述的阶梯圆柱件外径较小的一端的外径与左堵头的外径最大的水平端面的中心处设置的盲孔的内径相等；所述的阶梯圆柱件的外径较大的一端外部经切削沿轴线方向形成螺旋形凹槽；岩心水力压裂夹持器能进行三轴应力和高温条件同时作用下的岩心水力致裂试验，三轴应力最大值分别为：轴压为25MPa，围压为20MPa，高温条件最高为300度。2.如权利要求1所述的高温三轴岩心水力致裂夹持器，其特征在于：所述的夹持器筒体部件、致裂接口和加热套材料均为316L耐高压高温材料，临界压力和温度分别为60MPa和350℃；所述的高温胶套材料为耐高温全氟醚橡胶，临界压力和温度分别为30MPa和350℃。3.如权利要求1所述的一种高温三轴岩心水力致裂夹持器，其特征在于：所述的致裂接头与左堵头和岩心的配合方式为：将致裂接头即阶梯圆柱件的外径较小的一端插入左堵头的盲孔内，外径较大的一端插入岩心端面中心处预先设置有一内径不小于阶梯圆柱件最大外径的盲孔内，并通过耐高温无机胶进行粘结。4.如权利要求1所述的一种高温三轴岩心水力致裂夹持器在高温高压下的水力致裂试验使用方法，其特征在于：(1)首先准备试验用的样品：所用的试验样品为直径50mm、长度100mm的圆柱体岩心，对岩心的两端进行磨平后自其某一水平端面沿轴线自中心向内钻一直径为8-10mm、长度为40-50mm