煤层水力压裂试验用试样制作装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤层开采模拟试验技术领域，具体而言涉及煤层水力压裂试验用试样制作装置。


背景技术：

2.水力压裂的基本原理是将大量混有支撑剂的高压液体通过井筒泵入储层，迫使储层破裂形成人工裂缝，使支撑剂充填并支撑裂缝，提高储层的孔渗特性。
3.碎软低渗煤层一直被视为地面煤层气抽采的禁区，压裂直井总体单井产量低、稳产期短、衰减快、抽采率低下，其抽采技术尚未取得突破。因此，现有技术针对碎软低渗煤层的特点，建立了煤层—界面层—顶板层的试样模型，在紧邻煤层的顶板岩层中布置水平井，进行水力压裂试验，试图通过压裂试验获得裂缝延伸扩展规律与三轴模拟压力、泵水压力、试样材料物性等之间的联系。
4.目前实验室内制备的模拟试样一般采用水泥、煤灰、细砂、石膏等材料制成浆料，再进行人工浇筑，以此方法制作的每个试样的不同结构层之间的厚度、平整度都存在差异，而实际的实验结果依赖于模拟试样的标准性，各试样由于人工制作产生的差异可能对试验结果造成较大影响，因而会干扰各试样试验结果之间的联系，阻碍试验规律的探寻，或得到错误的实验规律。
5.现有技术文献：
6.专利文献1：cn108414311a考虑过渡带的煤系产层组压裂物模试样的制备方法


技术实现要素：

7.本实用新型目的在于提供煤层水力压裂试验用试样制作装置，能使浇筑后的多个试样结构的结构层厚度相同，提高被制作试样的统一性，有利于实验规律的总结。
8.为了实现上述目的，本实用新型提供一种煤层水力压裂试验用试样制作装置，包括：
9.承托部件；
10.基板，被固定到所述承托部件上，带有矩形的凹槽；
11.围压板，包括四个围成矩形框的板体，被卡在所述基板的凹槽中，形成上端开放的矩形容腔；
12.分隔板，包括垂直分布的第一分隔板和第二分隔板，能放置于所述矩形容腔内，使矩形容腔被分隔成多个试样容腔；
13.与多个试样容腔对应分布的压板，连接加压装置，用于给试样容腔中的试样加压；
14.其中，所述基板或围压板上设有振动部件，用于在浆料浇筑在矩形容腔内时提供振动，并且在浇筑动作停止时停止振动。
15.优选的，所述承托部件包括弹性连接的第一板体和第二板体，所述基板均被固定到第二板体上。
16.优选的，所述振动部件包括超声波振动器。
17.优选的，所述围压板为pc板，所述围压板的外壁设有绕其一周的钢带。
18.优选的，所述基板上还设有排水槽，所述排水槽的第一端连接凹槽，第二端连接所述基板的边缘。
19.优选的，所述分隔板的高度是围压板高度的三分之二。
20.优选的，多个所述压板被连接架固定，所述连接架安装在加压装置的动作端。
21.优选的，所述加压装置包括液压杆。
22.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。
23.结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
24.附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：
25.图1是本实用新型煤层水力压裂试验用试样制作装置的结构示意图；
26.图2是本实用新型煤层水力压裂试验用试样制作装置中分隔板的结构示意图；
27.图3是本实用新型煤层水力压裂试验用试样制作装置中围压板的结构示意图。
具体实施方式
28.为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
29.在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意煤层水力压裂试验用试样制作装置来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。
30.目前在浇筑时，由于浆料粘性强、流动性弱，每个试样中的结构层比例不同，并且灌入浆料时很容易带入气泡，因此浇筑的浆料并不均匀，影响实验结果，本实用新型旨在实现，在浇筑时以振动辅助的方式使浆料在模具中提高流动性，并将内部混入的气泡挤出，保证候凝后的试样相对均匀。
31.结合图1，本实施例中提供一种煤层水力压裂试验用试样制作装置，主要包括承托部件、基板3、围压板4、分隔板5和压板6。围压板4放置在基板3上形成一个容腔，可以容纳浇筑的浆料，被浇筑完后，分隔板5放入到围压板4内侧，使围压板4内浇筑的浆料被分隔呈若干块，待压板6加压候凝后成型。
32.进一步的，基板3被固定到承托部件上，基板3带有矩形的凹槽。围压板4包括四个
围成矩形框的板体，被卡在基板3的凹槽中，形成上端开放的矩形容腔。其中，凹槽的宽度稍小于围压板4的厚度，围压板4和凹槽之间过盈连接，凹槽的深度至少为两厘米，以保持围压板4被放置稳定
33.优选的，基板3上还设有排水槽，排水槽的第一端连接凹槽，第二端连接基板3的边缘，便于试样制作完毕之后，清洁凹槽内残留的杂质。
34.如此，可以将围压板4放置到基板3上，形成一个容腔，使配制好的浆料被浇筑在该容腔内。其中，通过分析煤层、煤层界面层和顶板层的力学特性，确定了使用煤粉、细砂、水泥和水制作煤层，使用石膏、细砂、水泥和水制作煤层界面层，使用细砂、水泥和水制作顶板层，煤层顶板层、煤层界面层和煤层的高度比为6:1:3。
35.具体的，在浇筑时，按顺序浇筑结构层，首先浇筑煤层，再浇煤层界面层、再浇筑煤层顶板层，依次浇筑在该容腔内，尤其是，根据标准的试样所具备的体积以及浆料的用量，以被分割的试样空腔的个数进行计算，确定每个功能层的总浇筑量，其中，喷头距离浇筑层小于0.1m，避免浇筑时产生过大冲击。
36.进一步的，基板3或围压板4上固定有震动部件(图中未示出)，浇筑时，振动部件发生振动，增加浆料的流动性，以保持浆料被浇筑后分布均匀，避免出现局部的疏密或凹凸，振动随浇筑的停止而停止，避免长时间振动，优选的，在每层结构层即将浇筑完成之前的一定时间内使用振动部件2进行振动。
37.在可选的实施例中，振动部件为超声波振动器，超声波振动器可以被放置在基板3或围压板4外侧，优选为固定在基板3上，超声波振动器提供高频振动，使被注入在基板3上的浆料平整、均匀。
38.在可选的实施例中，承托部件包括弹性连接的第一板体1和第二板体2，具体的，第一板体1和第二板体2之间设有伸缩杆11和位于伸缩杆11外侧的弹簧12，伸缩杆11能保证第一板体1和第二板体2之间沿伸缩杆11轴向运动。
39.如此，振动部件发生振动时，第一板体1和第二板体2弹性连接可以提供缓冲，以降低震动产生的噪音，在可选的实施例中第一板体1和第二板体2之间垫设海绵或橡胶。
40.进一步的，在可选的实施例中，围压板4为pc板，pc板具有强度高、质量轻的优点，并且由于pc板是透明材质，可以在浇筑后看到浆料的情况，以确定振动一定的时长后浆料上端面是否平整且无明显凹凸。
41.进一步的，结合图2所示，所有的结构层被浇筑
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振动整平之后，对容腔内的浆料分隔，将分隔板5放在围压板4内壁，分隔板5包括垂直分布的第一分隔板和第二分隔板(图示为一个竖向隔板和五个横向隔板，分隔呈12个试样容腔)，能放置于矩形容腔内，使矩形容腔被分隔成多个试样容腔。
42.在可选的实施例中，分隔板5的高度是围压板4高度的三分之二，分隔板5的厚度为5mm，如此，当分隔板5放置在围压板4中时，围压板4能限定分隔板5的位置，使试样被分隔准确，且分隔板5厚度较小，对试样影响小。
43.进一步的，当浆料被分隔成数个之后，通过与多个试样容腔对应分布的压板6对浆料加压候凝，形成试样。具体的，压板6连接加压装置，用于给试样容腔中的试样加压。其中，加压装置为液压杆。
44.在可选的实施例中，压板6为矩形的钢板，面积与分隔板5与围压板4围成的容腔面
积相同，多个压板6被连接架所固定，连接架安装在液压杆的动作端。液压杆推动压板6向凝固试样以一定的压力加压使其候凝。
45.结合图3所示，为了增加围压板4的强度，围压板4的外壁设有绕其一周的钢带，在试样被加压过程中，能保证围压板4的结构稳定性。
46.结合以上实施例，本实用新型能在每一层结构层浇筑时以振动的方式使浆料在模具中保持均匀平整，并将内部混入的气泡挤出，保证候凝后的每个试样都相对均匀，如此，可以得到结构近似统一的试样，为压裂试验提供高质量的测试原料。
47.虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。