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专利名称：一种水力压裂破裂过程模拟的室内装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是室内模拟地层条件下岩石在液体压力下破裂过程的测试装 置，具体涉及的是一种研究不同围压、温度下岩石裂缝起裂、扩展、延伸机理的一种水力压 裂破裂过程模拟的室内装置。
背景技术：
目前，从我国石油工业的现状来看，绝大多数地质条件较好的油田已进入开发后 期，稳产和挖潜的难度愈来愈大，因此一些薄、中、差的低渗透储层开发受到了人们的极大 关注。作为低渗透储层主要增产增注措施的水力压裂技术被广泛应用。为提高水力压裂施 工的成功率，必须在一些新区块进行压裂施工之前进行必要的水力压裂试验。当前，现场水 力压裂试验费用昂贵，且同一层位无法重复进行多次试验，使得现场水力压裂试验很少采 用。而室内试验由于地层温度、压力环境模拟困难，造成室内水力压裂破裂过程试验难以开 展，水力压裂裂缝扩展机理研究难以深入，大大限制水力压裂过程的试验研究。
发明内容本实用新型的目的是提供一种水力压裂破裂过程模拟的室内装置，这种水力压裂 破裂过程模拟的室内装置用于解决水力压裂现场试验的局限性和室内试验条件难于模拟 的问题。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这种水力压裂破裂过程模拟的 室内装置包括方形的承压体，承压体内部是承压腔，三个正交的加载机构的压力板均伸入 到承压腔中，承压体的一侧连接外承压体，外承压体内部是外承压室，承压腔与外承压室相 通，承压腔与外承压室之间安装导轨，试样小车在导轨上，试样小车上安装有压力板和固定 承压柱，压力板和固定承压柱上有连通的注液通道，注液通道与承压腔相通。上述方案中加载机构由液压缸、液压室、传压柱、压力板构成，传压柱一端是液压 室，另一端是压力板，液压缸固定在承压体外。上述方案中固定承压柱和外承压体之间安装有可拆卸承压柱，可拆卸承压柱一端 与固定承压柱螺纹连接，另一端嵌在外承压体内壁的凹槽上，并与穿过外承压体的丝杠螺 纹连接。本实用新型具有以下有益效果1、本实用新型可以在室内模拟深部地层压力、温度环境，及进行水力压裂岩石过 程；能够模拟一定压力及温度下岩石试样的压裂过程，分析不同围压下岩石裂缝几何形态， 并测试各种地层岩石在一定压力、温度下的岩石的破裂压力，岩石破裂裂缝形成过程中延 伸压力随时间变化关系，瞬时注入压力随时间的变化关系。2、本实用新型试验过程中温度、垂向应力和两个水平应力可以根据需要设置，这 大大方便了水力压裂机理研究和减少试验费用，具有费用低、使用方便、测试周期短的特
点ο[0010]3、本实用新型不仅解决了现场试验的弊端，大大降低试验成本，而且可以直观地 再现水力压裂岩石的断裂形态，并可用于教学、科研等用途，为人们观察水力压裂过程、认 清水力压裂本质提供条件。

图1是本实用新型的结构示意图；图2是图1中A-A剖视图；图3是本实用新型中放置试样的结构示意图；图4是本实用新型中试样及试样小车位于外承压体内的结构示意图。1承压体2压力板3传压柱4液压室5注液通道6固定承压柱7可拆卸承压柱 8丝杠9液压缸10试样11中心管12试样小车13导轨14外承压体
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明结合图1、图2所示，这种水力压裂破裂过程模拟的室内装置由方形的承压体1、外 承压体14、加载机构、试样小车12、导轨13构成，立方承压体1内部是承压腔，它的六个面 中有四个面掏空，其中三个掏空部分用丝扣安装三个正交的液压缸9，余下一个掏空部分用 丝扣连接外承压体14。三个正交的加载机构分别即通过上述的三个正交的液压缸9安装到 承压体1上，加载机构由液压缸9、液压室4、传压柱3、压力板2构成，传压柱3 —端是液压 室4，另一端是压力板2，压力板2伸入到承压腔中。外承压体14内部是一个外承压室，承 压腔与外承压室相通，承压腔与外承压室之间安装导轨13，导轨13贯穿了承压腔和外承压 室，试样小车12在导轨13上，参阅图3、图4试样小车12可被从承压室拉到外承压室，或 被从外承压室推到承压室，试样小车12上安装有压力板2和固定承压柱6，压力板2与试 样小车12、固定承压柱6连为一体，压力板2与固定承压柱6是互相垂直的，压力板2和固 定承压柱6上有连通的注液通道5，注液通道5与承压腔相通，固定承压柱6和外承压体14 之间安装有可拆卸承压柱7，可拆卸承压柱7 —端与固定承压柱6螺纹连接，另一端嵌在外 承压体14内壁的凹槽上，并与穿过外承压体14的丝杠8螺纹连接。如图3所示，当试样小车12上放置试样并被推到承压腔中后，试样小车12上的试 样10在立方承压体1中心，试样10内的中心管11与压力板2上注液通道5联通，注液通 道5的另一个开口在固定承压柱6上，此时恰好在外承压腔内，以便于与外部的注液管连 接。可拆卸承压柱7在固定承压柱6和外承压体14之间安放。当不进行测试时，需要将可拆卸承压柱7拆卸下来，将丝杠8与固定承压柱6连 接，将试样小车12拉到外承压室内，参阅图4，试样小车12位于外承压室内时，丝杠8是与 固定承压柱6连接的。使用时，本实用新型首先将丝杠8与固定承压柱6连接，用丝杠8将试样小车12 沿导轨13移到外承压体14内，将试样10安放在试样小车12上，将试样10的中心管11与 压力板2上注液通道5对接，再用丝杠8将试样小车12推到立方承压体1中心，然后将可 拆卸承压柱7安放在固定承压柱6和外承压体14之间，起承压作用，接下来通过三个正交 的液压缸9给试样10施加三向载荷，其过程是在液压缸9中注液推动传压柱3，传压柱3推
4动压力板2给试样10加载。当三向载荷分别加载到要求数值时，通过压力板2上的注液通 道5向试样10内中心管11注入压裂液，一直到试样10破裂为止。最后，将可拆卸承压柱 7取出，将丝杠8与固定承压柱6连接，用丝杠8将试样小车12沿导轨13移到外承压体14 内，取下试样10，完成试验。 使用本实用新型测试时，需要利用外部的恒温箱，将本实用新型放置在恒温箱内， 以模拟地层的温度。
权利要求一种水力压裂破裂过程模拟的室内装置，其特征在于这种水力压裂破裂过程模拟的室内装置包括方形的承压体(1)，承压体(1)内部是承压腔，三个正交的加载机构的压力板(2)均伸入到承压腔中，承压体(1)的一侧连接外承压体(14)，外承压体(14)内部是外承压室，承压腔与外承压室相通，承压腔与外承压室之间安装导轨(13)，试样小车(12)在导轨(13)上，试样小车上安装有压力板(2)和固定承压柱(6)，压力板(2)和固定承压柱(6)上有连通的注液通道(5)，注液通道(5)与承压腔相通。
2.根据权利要求1所述的水力压裂破裂过程模拟的室内装置，其特征在于所述的加 载机构由液压缸(9)、液压室(4)、传压柱(3)、压力板(2)构成，传压柱一端是液压室(4)， 另一端是压力极(2)，液压缸(9)固定在承压体(1)夕卜。
3.根据权利要求1或2所述的水力压裂破裂过程模拟的室内装置，其特征在于所述 的固定承压柱(6)和外承压体(14)之间安装有可拆卸承压柱(7)，可拆卸承压柱(7) —端 与固定承压柱(6)螺纹连接，另一端嵌在外承压体(14)内壁的凹槽上，并与穿过外承压体 (14)的丝杠(8)螺纹连接。
专利摘要本实用新型涉及的是一种水力压裂破裂过程模拟的室内装置，是室内模拟地层条件下岩石在液体压力下破裂过程的测试装置。这种水力压裂破裂过程模拟的室内装置包括方形的承压体，承压体内部是承压腔，三个正交的加载机构的压力板均伸入到承压腔中，承压体的一侧连接外承压体，外承压体内部是外承压室，承压腔与外承压室相通，承压腔与外承压室之间安装导轨，试样小车在导轨上，试样小车上安装有压力板和固定承压柱，压力板和固定承压柱上有连通的注液通道，注液通道与承压腔相通。本实用新型能够在室内模拟深部地层压力、温度环境，及进行水力压裂岩石过程，直观地再现水力压裂岩石的断裂形态，分析不同围压下岩石裂缝几何形态。
文档编号G01N3/12GK201724868SQ20102028353
公开日2011年1月26日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者李玮, 毕雪亮, 闫铁 申请人:东北石油大学