不同压裂工艺下煤储层裂缝形态变化模拟测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于煤层气开发技术领域，尤其设及一种不同压裂工艺下煤储层裂缝 形态变化模拟测试装置。
【背景技术】
[0002] 我国煤层气资源地质储量丰富，煤层气的开发不仅可W弥补我国常规能源的不 足，而且可W减少常规化石燃料燃烧造成的环境污染。近年来，随着煤矿开采深度、开采强 度的增加，煤与瓦斯突出事故的强度和频度增加，加强煤矿瓦斯治理变得极其重要。地面煤 层气开发是目前降低煤层瓦斯含量的有效手段之一，可W大大降低煤层瓦斯含量，减少煤 与瓦斯突出事故的发生。
[0003] 我国地质构造运动的复杂多样性，决定了煤层气开发前需对煤层气储层进行改 造。煤储层改造主要手段为水力压裂，通过高压流体的注入，在煤层中造缝，创造气体的产 出通道。因此，如何使裂缝导流能力最优，是有效进行水力压裂的关键。
[0004] 水力压裂在地下进行，难W进行直观的裂缝形态观测，现阶段压裂过程裂缝形态 的监测主要是通过地震监测的方法，其存在监测的精度低的弊端。截至目前，对压裂后裂缝 形态的测试、研究一直缺乏行之有效的方法。迫切需要一种装置或工艺，可W对不同压裂工 艺下裂缝形态变化进行直观观测，进而根据裂缝形态变化对压裂工艺进行优化，为提高煤 层气水力压裂效果，实现煤层气高效开发提供重要依据。
【发明内容】
[000引本实用新型针对煤层气储层水力压裂过程中裂缝形态变化难W测试，施工参数优 化难的问题。提供了一种不同压裂工艺下煤储层裂缝形态变化模拟测试装置，通过该装置 可W对不同压裂工艺下裂缝的形态进行测试，为施工参数的优化提供指导。运对提高单井 产气量，促进煤层气行业快速发展具有重要意义。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：不同压裂工艺下煤储层裂缝形 态变化模拟测试装置，包括水力压裂模拟系统、样品缸系统和作用在样品缸系统外围的应 力加载系统与CT扫描系统，水力压裂模拟系统的高压管线与样品缸系统的上部加载体连 接。
[0007] 所述样品缸系统包括样品壁16外围的承重板18、加载板15、承重板18与煤样之间 的连接板19,在连接板19上设计有出水孔17,在上部承重板18上连接高压管线5的一端，另 一端连接压裂模拟系统，在Ξ个加载板15上分别设计有应力加载系统的加载轴20,在承重 板18外围设计有CT扫描系统的CT扫描室13。
[000引所述承重板18由Ξ块钢板通过相互垂直焊接而成。
[0009] 所述的连接板19位于承重板18与煤样壁16之间，在连接板19上均匀分布16个出水 孔17。
[0010] 所述的应力加载系统中，加载轴20与手动加压累22通过加载管线27进行连接，在 加载管线上设计有阀口 6、压力表8。
[0011] 所述水力压裂模拟系统包括加压累3、水箱10、高压管线5,高压管线5从水箱10依 次经过加压累3、控制阀口 6、流量计7、压力表8,最后流经样品缸上部的加载板15C进入煤样 内部。其中压力、流量数据主要是通过计算机1进行记录。
[0012] 所述计算机1通过电缆23与控制阀口6、流量计7、压力表8、CT扫描主机12进行连 接。
[0013] 所述CT扫描系统包括CT扫描主机12、CT扫描室13。通过电缆23将扫描结果传输到 计算机1。
[0014] 采用上述技术方案，水力压裂模拟系统主要是进行水力压裂过程的模拟。通过加 压累，可W将单一的水、气、水气混合物加压W后通过高压管线注入到煤样中，近似模拟实 际压裂过程。其中压裂过程中的流量、压力可W通过流量计、压力表进行记录，并将数据实 时传输到计算机，通过计算机实现对加压累的实时控制，高压管线从样品缸上部进入煤样 内部，为了确保样品缸内部良好的封闭性，在高压管线与样品缸壁之间采用密封材料进行 密封。
[0015] 样品缸系统主要是进行样品的放置。该系统中为了实现样品Ξ个方向不同的加载 应力，设计了一个Ξ个面固定的承重板，而在其对应面设计有可W移动的加载板，运样可W 通过加载板的移动实现对煤样的加载。为了避免加载过程中加载板之间相互影响，设计加 载板的尺寸稍小于煤样的尺寸，有效避免了由于煤样受挤压，造成支撑板之间相互干扰。为 了便于压裂过程中压裂液的及时流出，在煤样与承重板之间设计了连接板，在连接板上设 计有流水孔。在压裂过程中，当压裂裂缝延伸到煤样边界时，压裂液会顺着流水孔流出，此 时既可W停止压裂。
[0016] 应力加载系统主要是提供煤样周围所需要的加载应力。通过手动加压累进行加压 W后，将其加载应力作用在固定在加载板表面的加载轴上。随着手动加压累的加载，引起加 载轴的运动，进而推动加载板运动，引起煤样的压缩变形。其中加载压力的大小可W通过管 线上的压力表进行监测。在实际工作时，可W根据方案需要，分别进行Ξ个方向的加载，使 其加载应力分别达到实验方案要求。
[0017] 应力CT扫描系统主要是对压裂后的煤样进行扫描，本实用新型可W对不同压裂工 艺、不同施工参数下的裂缝形态进行直观观测，为储层改造优化提供指导，具有W下优点：
[0018] (2)加载装置的合理设计，可W实现Ξ个方向不同的加载应力，更接近于现场实际； 臀样品缸的合理设计，实现了煤样的有效加载，避免了加载板之间的相互影响;寧通过该装 置可W对不同压裂工艺、不同施工参数下的裂缝形态进行直观观测，为储层改造优化提供 指导。
【附图说明】
[0019] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0020] 图2是本实用新型承重板结构图。
[0021] 图3是本实用新型样品缸结构图。
[0022] 图4是本实用新型不含出水孔时样品缸结构图。
【具体实施方式】
[0023] 如图1~图4所示，本实用新型的不同压裂工艺下煤储层裂缝形态变化模拟测试装 置，包括水力压裂模拟系统、样品缸系统和作用在样品缸系统外围的应力加载系统与CT扫 描系统，水力压裂模拟系统的高压管线与样品缸系统的上部加载体连接。
[0024] 样品缸系统包括样品壁16外围的承重板18、加载板15、承重板18与煤样之间的连 接板19,在连接板19上设计有出水孔17,在上部承重板18上连接高压管线5的一端，另一端 连接压裂模拟系统，在Ξ个加载板15上分别设计有应力加载系统的加载轴20,在承重