岩体内含孔裂隙结构的制备装置及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及针对石油与天然气工程油气储层内孔裂隙分布特征而设计的制备岩体内孔裂隙的装置及方法，具体涉及岩体内含孔裂隙结构的制备装置及制备方法。
【背景技术】
[0002]在石油与天然气工程的油气储层内多存在孔隙与裂隙，特征是针对煤层气、页岩气及致密气等非常规油气储层内，天然孔隙与裂隙介质丰富，其对非常规油气储层改造与压裂缝网的形成起到了重要的作用。然而，目前对富含孔裂隙双重介质的储层而言，特别是不改造不产油气的非常规油气储层，压裂是目前油气开采的主要技术手段。如何能够准确地描述富含天然孔裂隙储层压裂裂缝的形成与连通规律，是目前研宄的核心与“瓶颈”问题。针对此方面的研宄，研宄者们在理论和数值模型方面做了大量的工作，并取得了一定的结果。但针对室内实验的研宄岩体压裂裂缝缝网形成方面还需进一步的提高。若想开展相似岩心的压裂试验，特别是观测富含天然孔裂隙系统的岩心试验，制作富含孔裂隙分布的相似岩心是研宄的前提和基础。一些学者研宄得出，岩体内富含天然孔裂隙系统具有分形分布特征等其他结构特征。为此，本发明专利内容重点阐述与保护的内容是研宄一种制备岩体内含孔裂隙结构的方法及装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供岩体内含孔裂隙结构的制备装置，这种岩体内含孔裂隙结构的制备装置用于解决现有试验岩心内孔裂隙分布规律与实际岩心内孔裂隙分布存在很大差异性的问题，本发明的另一个目的是提供这种岩体内含孔裂隙结构的制备装置制备岩体内含孔裂隙结构的方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种岩体内含孔裂隙结构的制备装置包括造缝装置、造缝控制系统、气体输送控制系统，气体输送控制系统通过气体传输管连接造缝装置，旋转螺杆连接滑动光杆，滑动光杆连接造缝装置，旋转螺杆与螺杆控制机构连接；造缝装置由密封顶盖、造缝针阵盘、造缝针阵盘控制器、造缝针控制器组成，密封顶盖为方形盖，造缝针阵盘安装于密封顶盖的下端，造缝针阵盘的底面设置有密封隔层，造缝针阵盘设置有滑道，各滑道纵横交错呈网格状，造缝针呈阵列状布置在滑道上，滑道内设置有滑移块，滑移块可在滑道中滑动连接，气体传输管通过气体存储盒连接造缝针，造缝针阵盘控制器连接滑移块，造缝针控制器穿过滑移块后与造缝针连接；造缝针上具有侧向孔，侧向孔处设置有侧向孔控制板，造缝针底部设置有风扇式底孔控制板；造缝针控制器控制造缝针垂向移动，同时控制造缝针中侧向孔开合和底孔孔径，造缝针阵盘控制器控制造缝针水平移动；造缝控制系统通过控制线分别与造缝装置的造缝针阵盘控制器、造缝针控制器连接。
[0005]上述方案中造缝控制系统安装在计算机中，造缝控制系统分别进行造缝针控制和造缝针阵盘控制。
[0006]上述方案中气体输送控制系统由气体存储罐、气体输入泵、流量控制仪、压力控制仪、速度控制阀通过相应管线连接组成，气体控制操作系统安装在计算机中，计算机分别连接流量控制仪、压力控制仪、速度控制阀，通过气体流量控制，控制孔裂隙长度。
[0007]上述方案中造缝针阵盘与密封顶盖可拆卸连接，造缝针阵盘根据孔裂隙直径的大小分为三个量级:毫米级造缝针阵盘、微米级造缝针阵盘、纳米级造缝针阵盘。
[0008]上述方案中造缝针与造缝针控制器可拆卸连接，造缝针根据孔裂隙直径的大小分为三个量级:毫米级造缝针、微米级造缝针、纳米级造缝针。
[0009]上述岩体内含孔裂隙结构的制备装置制备岩体内含孔裂隙结构方法:
(1)、通过造缝控制系统计算机对参照物岩体内孔裂隙结构进行模拟，将模拟数据导入造缝装置和气体输送控制系统，以及配套的造缝监测装置；
(2)、将造缝装置置于岩心制作模具中，使造缝针阵盘和岩心材料接触面紧密接触，并连接好配套的抽真空装置和造缝监测装置，将制备模拟岩心材料在岩心制作模具中注入量能够淹没造缝针时，造缝装置开始工作，根据造缝控制系统传输的数据，造缝装置和气体输送控制系统在计算机控制下按照参照物岩石内孔裂隙结构进行造缝；
(3)、造缝针控制和气体输送控制系统相互配合完成岩心内孔裂隙的形成，通过气体输送控制系统控制气体流量、压力控制阀改变气体流量和压力，配合造缝控制系统的造缝针阵盘控制器和造缝针阵盘对造缝针分布进行控制，达到预期的模拟结构；
(4)、启动造缝监测装置，监测孔裂隙结构是否符合要求，不符合要求时，造缝监测装置提示选择继续或者通过造缝控制系统计算机重新计算数据，进行调整；
(5)、直至制备出模拟参照物岩石内孔裂隙结构的岩心。
[0010]本发明具有以下有益效果:
1、本发明提供了一种制备内含不同孔隙特征的岩心制作方法，解决了目前缺少存在天然裂缝岩心的问题以及缺少含有明显孔隙结构特征的问题。
[0011]2、本发明提供了一套制备内含不同孔隙特征的岩心装置，能够较为真实的模拟岩石中存在的天然裂缝与孔隙，并通过造缝针组合以及气流控制实现含有特殊孔隙结构的模拟岩心制备。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的装置整体原理图；
图2是本发明的造缝装置示意图；
图3是本发明中造缝针阵盘平面图图4是本发明的造缝针控制器的结构示意图；
图5是本发明中造缝针的结构示意图；
图6是图5中A部分造缝针侧向控制板结构放大图；
图7是图5中B部分造缝针底板控制结构放大图。
[0013]图中:1_气体输送控制系统；2_气体流量、压力控制阀；3_造缝针控制系统；4-变速箱；5_电机控制系统；7-旋转螺杆；8_电机；9_气体存储罐；10_密封顶盖；11_造缝针；12-滑动光杆；13-岩心制作模具；15-岩心材料混合装置；16-抽真空装置；17_监测装置；18-造缝针阵盘；19-造缝针阵盘控制器；20-电机控制线；21_气体传输管；22_探针控制线；24-滑道；25-滑移块；26-造缝针阵盘控制线；27_侧向孔；28-造缝针底孔；29_侧向孔控制板；30-底孔控制板。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明作进一步的说明:
如图1所示，这种岩体内含孔裂隙结构的制备装置包括造缝装置、造缝控制系统3、气体输送控制系统1，气体输送控制系统I通过气体传输管21连接造缝装置，旋转螺杆7连接滑动光杆12，滑动光杆12连接造缝装置，旋转螺杆7与螺杆控制机构连接。滑动光杆12上下移动控制造缝装置插入或拔出岩心材料。
[0015]气体输送控制系统I由气体存储罐9、气体输入泵、流量控制仪、压力控制仪、速度控制阀通过相应管线连接组成，气体控制操作系统安装在计算机中，计算机分别连接流量控制仪、压力控制仪、速度控制阀，通过气体流量控制，控制孔裂隙长度，其中流量控制仪和压力控制仪见图1中气体流量、压力控制阀2。
[0016]如图2所示，造缝装置由密封顶盖10、造缝针阵盘18、造缝针阵盘控制器19、造缝针控制器组成的四方体盖状体，通过气体造缝。密封顶盖10为方形盖，造缝针阵盘18安装于密封顶盖10的下端，造缝针阵盘18的底面设置有密封隔层，造缝针阵盘18设置有滑道24，各滑道纵横交错呈网格状，造缝针11呈阵列状布置在滑道24上，参阅图4，滑道24内设置有滑移块25，滑移块25可在滑道24中滑动连接，气体传输管21通过气体存储盒连接造缝针11，造缝针阵盘控制器19连接滑移块25，造缝针控制器穿过滑移块25后与造缝针11连接；造缝针11上具有侧向孔27，侧向孔27处设置侧向孔控制板29，造缝针11底部设置有风扇式底孔控制板30 ;造缝针控制器控制造缝针11垂向移动，同时控制造缝针中侧向孔开合和底孔孔径，造缝针阵盘控制器19控制造缝针11水平移动。造缝针阵盘控制器19设置有控制电路板，电机控制线20、探针控制线22、造缝针阵盘控制线26均与造缝针阵盘控制器19连接。造缝针控制器具有控制电路板。
[0017]造缝装置密封顶盖10与输气管道、控制线、造缝针控制器以及密封顶盖10与阵盘连接处均做密封处理，
造缝针阵盘18与密封顶盖10可拆卸连接，阵盘可更换，造缝针阵盘18根据孔裂隙直