压裂作业模拟实时监测系统及其模拟测试方法与流程

文档序号:11109950阅读:来源:国知局

技术特征:

1.压裂作业模拟实时监测系统,其特征在于:包括压裂作业模拟装置、压裂实时扫描装置和压裂作业实时三维显示装置;

压裂作业模拟装置包括底板、试样容器、压紧块、盖板、压裂管、压裂液储存桶、液压泵、液压泵驱动电机和压裂液输送管路,试样容器为顶部敞口的圆筒形结构,试样容器由透明材料制成,压紧块设在盖板下表面,压紧块呈圆柱形结构,压紧块的圆周开设有凹槽,凹槽内设有与试样容器顶部内壁密封配合的密封圈,盖板与试样容器顶部通过卡扣连接;压紧块和盖板中心对应开设有通孔,压裂管插设在通孔内且压裂管外壁与通孔内壁密封连接,压裂管底部设有堵板,堵板和压裂管上均开设有位于试样容器内的透液孔;液压泵驱动电机的动力输出端与液压泵的动力输入端连接,液压泵的进液口通过进液管与压裂液存储桶连接,液压泵的出液口童压裂液输送管路与压裂管上端连接,压裂管上设有位于盖板上方的压力表;

压裂实时扫描装置包括导柱、导向筒、螺纹杆、升降块、升降驱动电机、减速器和扫描仪,导柱垂直固定设在底板上并位于试样容器左侧,导向筒滑动套设在导柱上,升降块固定设在导向筒侧部,减速器设在导柱上端,升降驱动电机设在减速器上并与减速器的动力输入端传动连接,升降块沿垂直方向设有螺纹孔,螺纹杆插设并螺纹连接在螺纹孔内,螺纹杆上端与减速器的动力输出端传动连接,扫描仪外形呈圆环形结构,扫描仪套设在试样容器外部,扫描仪内的X光线发射头和X光线检测传感器朝向试样容器且沿圆周方向匀速运动,扫描仪左侧部与升降块固定连接;

压裂作业实时三维显示装置包括工作桌,工作桌下设有数据处理计算机,工作桌的桌面上放置有分别与数据处理计算机连接的键鼠、控制按钮和显示器;

压力表、液压泵驱动电机、升降驱动电机以及扫描仪上的X光线发射头和X光线检测传感器分别通过数据信号线与数据处理计算机连接。

2.根据权利要求1所述的压裂作业模拟实时监测系统,其特征在于:导向筒的前侧和后侧分别通过一个连接杆与扫描仪前侧和后侧固定连接。

3.根据权利要求2所述的压裂作业模拟实时监测系统,其特征在于:底板四周设有防护框架。

4.根据权利要求3所述的压裂作业模拟实时监测系统,其特征在于:扫描仪包括呈圆环形的壳体,壳体内设置有变频器、变频电机、蜗杆、蜗轮、端面轴承、滚珠轴承和所述的X光线发射头及X光线检测传感器,变频电机与变频器通过控制线连接,变频器通过数据线与数据处理计算机连接,壳体内具有圆环形的安装腔,端面轴承设置在安装腔底部,蜗轮设置在端面轴承下表面,滚珠轴承的外圈与蜗轮内壁过盈配合,滚珠轴承的内圈与壳体内壁下部过盈配合,变频电机通过蜗杆与蜗轮传动连接,X光线发射头和X光线检测传感器安装在蜗轮的上端面上,X光线发射头和X光线检测传感器位于涡轮某一直径的相对两侧,壳体内壁上设有与X光线发射头及X光线检测传感器同高度的环形透明窗。

5.根据权利要求4所述的压裂作业模拟实时监测系统的模拟测试方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)将盖板、压紧块和压裂管取下,把试样放置到试样容器内,使压紧块塞到试样容器内,密封圈与试样容器内壁紧密贴合,上盖板与试样容器上端外侧通过卡扣连接;

(2)操作控制按钮,启动液压泵驱动电机,液压泵工作,将压裂液从压裂液储存桶内抽出,依次压裂液输送管路、压裂管和压裂管上的透液孔输送到试样容器内模拟压裂作业;

(3)操作控制按钮,同时启动扫描仪和升降驱动电机,扫描仪中的X光线发射头和X光线检测传感器做圆周运动,升降驱动电机通过减速器驱动螺纹杆旋转,与螺纹杆螺纹连接的升降块带动导向筒沿导柱向上或向下移动,扫描仪也随之上下移动,变频电机通过蜗杆驱动蜗轮转动,蜗轮在滚珠轴承的限定下转动,端面轴承起到限定蜗轮轴向位置的作用,蜗轮带动X光线发射头和X光线检测传感器做圆周运动,X光线发射头和X光线检测传感器的圆周运动和整个扫描仪的上下运动相互配合通过透明窗对试样容器内的试样进行螺旋扫描,扫描数据经数据信号线传输给数据处理计算机,数据处理计算机将数据处理后绘成三维图像显示在显示器上。

6.根据权利要求5所述的压裂作业模拟实时监测系统的模拟测试方法,其特征在于:在模拟测试之前,在压裂液储存桶内添加适量及合适的造影剂,提高压裂液在压裂过程中试样成分的对比度,提高x光线扫描的精细程度,提高裂缝可探测性,提高模型准确度。

7.根据权利要求5所述的压裂作业模拟实时监测系统的模拟测试方法,其特征在于:步骤(3)在操作过程中,根据压力表的监测值,对升降驱动电机的转速以及X光线发射头和X光线检测传感器的圆周运动速度进行适当调整,以改变螺旋扫描的螺距及扫描速率。

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