多尺度真三轴水平井水力压裂承压缸及使用方法与流程

文档序号:11109936阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于多尺度真三轴水平井水力压裂承压缸及使用方法,其特征是该装置由承压缸本体(1),可伸缩拉杆(2)和滑轮底座(3)组成,承压缸本体(1)与滑轮底座(3)通过内嵌底座的卡槽(4)连接,可伸缩拉杆(2)与滑轮底座(3)通过螺栓(5)连接,承压缸本体(1)侧壁开有通道孔(6)、(7)、(8)、(9),用于试验岩样(10)中预埋的水平井筒(11)穿出,通过压裂管(20)连接水压致裂控制系统(12),钢制承压板(13)置于试验岩样(10)三侧临空面,与围压加载系统(14)紧密接触。

2.按照权利要求1所述的承压缸本体(1),其特征是该承压缸本体(1)是由两块L形钢板、两块矩形钢板、两块正方形钢板焊接而成,整缸刚度≥30MN/mm,一侧开口作为操作口(21),用于放置不同尺寸岩样。

3.按照权利要求1所述的通道孔(6)、(7)、(8)、(9),其特征是该通道孔(6)、(9)分别布置于两块L形钢板上,通道孔(7)、(8)分别布置于侧壁正方形钢板上,通道孔直径d≤50mm,大于井筒头(15)外径,通道孔中心位置关系由承压缸本体(1)各边及试验岩样(10)横截面边长所确定。四个通道孔分别对应四种不同尺寸岩样,当试验岩样(10)横截面边长为a1时,通道孔(6)中心位置距AB边BF边均为a1/2,当试验岩样(10)横截面边长为a2时,通道孔(7)中心位置距BC边、BF边为a2/2,当试验岩样(10)横截面边长为a3时,通道孔(8)中心位置距BC边、CE边为a3/2,当试验岩样(10)横截面边长为a4时,通道孔(9)中心位置距CD边、CE边为a4/2。

4.按照权利要求1所述的水平井筒(11),其特征是该水平井筒(11)由井筒头(15)、井身(16)及井身上的射孔孔眼(17)构成,井身(16)为高强度钢管,长度及外径根据试验岩样尺寸确定。水平井筒射孔段位于试验岩样中心位置,从而使水力裂缝在试验岩样中部起裂,达到充分扩展的目的。射孔孔眼(17)布置方式为螺旋形,采用棉纱充填,以防止预埋时阻塞孔眼。

5.按照权利要求1所述的水平井筒(11),其特征是,当试验岩样为人造岩样时,待人造岩样浇筑成型10min后,插入水平井筒(11)于设定位置,当试验岩样为原状岩样时,切割原状样为设计尺寸,采用金刚石钻头钻进预制井眼(18),采用高强度黏结剂(19)将水平井筒(11)封固于预制井眼(18)的设定位置。

6.按照权利要求1所述钢制承压板(13),其特征在于,所述尺寸与试验岩样(10)横截面尺寸一致。

7.将权利要求1中所述的承压缸用于多尺度真三轴水平井水力压裂试验,其特征是该装置进行试验的方法如下,

1)将预埋有水平井筒(11)的试验岩样(10)放置于承压缸(1)内,将水平井筒穿过对应的通道孔,使试验岩样(10)三个面与承压缸(1)内壁紧密贴合。

2)将钢制承压板(13)放置于试验岩样(10)三侧临空面,连接围压加载系统(14),向试验岩样施加设定的水平应力和垂向应力。

3)将井筒头(15)通过压裂管(20)与水压致裂控制系统(12)相连,设定注入流量和流速,启动水压致裂控制系统(12),同时监测水压致裂系统的泵压。

4)试验结束后,观察岩样破坏特征与裂缝扩展方式,并拍照。

5)分析压裂数据,岩样破坏特征及裂缝扩展参数。

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