一种砂岩制样及压裂模拟的实验装置

1.本发明属于油气井钻井工程技术领域，具体是用于一种砂岩制样及压裂模拟的实验装置。


背景技术：

2.虽然我国拥有着相当可观的非常规油气资源，但是非常规储层往往有着极低的渗透率与孔隙度，采用常规的油气开发手段难以有效开采，因此，适当合理的增产措施成为了非常规油气资源开采经济效益的必要保证，其中水力压裂作为一种有效的储层改造增产技术，在非常规油气资源勘探开发中被广泛应用，研究疏松砂岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸机理具有非常重大的意义，现有技术中岩样的制作主要利用石英砂辅以黏土在液压试验机上压制疏松砂岩岩样，而后安插井筒作为压裂液通道，但在实际使用时，制作完成的岩样内部呈均匀分布，其并不存在自然裂缝，而工作人员从外部对岩样进行内部裂缝自然形成较为困难，操作不方便，极易对岩样结构造成破损，因此在具体实验中局限性较大。
3.因此，本领域技术人员提供了一种砂岩制样及压裂模拟的实验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种砂岩制样及压裂模拟的实验装置，其包括：实验底座，所述实验底座的上端面横向架设有制样筒，且所述实验底座的上端面一侧固定有三角架，所述制样筒的一端与所述三角架相固定，所述实验底座上位于制样筒的另一端设置有驱动压实装置，且所述制样筒内设置有振砂组件，所述驱动压实装置的输出端与所述振砂组件相连接。
5.进一步，作为优选，所述驱动压实装置包括：固定支座，安装在所述实验底座上，所述固定支座上滑动设置有滑动架，且所述固定支座内转动设置有传输螺杆，所述滑动架螺纹啮合套接在所述传输螺杆上，所述固定支座的一端安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端与所述传输螺杆相固定；所述滑动架上横向设置有导柱，所述导柱的一端与所述振砂组件相固定。
6.进一步，作为优选，所述导柱通过轴承转动设置在所述滑动架上，且所述滑动架的一侧固定有旋转电机，所述旋转电机的输出端与所述导柱相固定。
7.进一步，作为优选，所述振砂组件包括：连接轴管，固定在所述三角架上，所述连接轴管的一端可拆卸的与外设输样管相连接，所述连接轴管与所述制样筒呈同心圆结构，所述制样筒内转动设置有密封导盘，所述密封导盘通过轴承与所述连接轴管相转动连接，所述制样筒内还滑动设置有压盘，所述压盘与所述驱动压实装置相固定，且所述压盘与密封导盘上均套接有环圈垫，所述密封导盘上还圆周分布有调节传振装置，多个所述调节传振装置的一端均滑动穿接在所述压盘上。
8.进一步，作为优选，所述调节传振装置的一端固定有万向轴，所述万向轴嵌入转动
设置在所述密封导盘内，所述调节传振装置的另一端滑动套接有外轴套，所述外轴套通过转向轴转动连接在所述压盘上，且所述密封导盘上还设有多个与所述调节传振装置相对应的伸缩导杆，所述伸缩导杆的一端通过万向铰轴件与所述调节传振装置相连接。
9.进一步，作为优选，所述调节传振装置包括：外接管，所述外接管内转动设置有双向螺杆，所述外接管的一端固定有驱动齿座，所述驱动齿座通过齿轮啮合作用与所述双向螺杆相固定，所述外接管上滑动设置有传振座，所述传振座通过螺纹啮合作用滑动套接在所述双向螺杆上，且所述双向螺杆内还设置有气流管，所述外接管的一端固定有微型气泵，所述微型气泵的排气端与所述气流管相连通。
10.进一步，作为优选，所述传振座为排列设置的三个，且位于相对中部的所述传振座与外接管相固定。
11.进一步，作为优选，所述传振座内周向的开设有多个安装凹位，所述安装凹位内均竖直对称设置有限位杆，所述限位杆上滑动设置有振压件，且所述限位杆上套接有支撑弹簧，所述气流管内密封滑动设置有推塞，所述推塞的一侧通过支架固定有电磁吸附件，所述振压件的相对下方均固定有磁吸瓦。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13.1、本发明中主要设置的驱动压实装置能够对制样筒中的疏松砂岩进行外部压实，其中导柱能够在呈静止或旋转状态，尤其在旋转中能够由振砂组件对疏松砂岩充分搅匀，从而在逐步压实中能使得疏松砂岩充分充填在制样筒内，而当导柱在静止状态下时，此时制样筒内部上方存留制样空隙，以便模拟不同压裂环境；
14.2、本发明中尤其设置的外接管一方面能够平行架设，另一方面能够倾斜架设，从而使得外接管上的传振座能够在滑动调节中分布至疏松砂岩的各个区域位置，并对所在区域进行内部传振，从而形成自然裂隙，以便模拟水力压裂与自然裂隙的延伸汇合方向。
附图说明
15.图1为本发明的结构示意图；
16.图2为本发明中驱动压实装置的结构示意图；
17.图3为本发明中振砂组件的结构示意图；
18.图4为本发明中万向轴的结构示意图；
19.图5为本发明中伸缩导杆的结构示意图；
20.图6为本发明中调节传振装置调节后分布示意图；
21.图7为本发明中调节传振装置的结构示意图；
22.图8为本发明中传振座的结构示意图；
23.图中：1、实验底座；11、制样筒；12、三角架；2、驱动压实装置；21、固定支座；22、驱动电机；23、滑动架；24、导柱；25、旋转电机；3、振砂组件；31、压盘；32、密封导盘；33、连接轴管；34、环圈垫；35、万向轴；36、外轴套；37、伸缩导杆；38、万向铰轴件；4、调节传振装置；41、外接管；42、双向螺杆；43、气流管；44、微型气泵；5、传振座；51、限位杆；52、振压件；53、支撑弹簧；54、推塞；55、电磁吸附件。
具体实施方式
24.请参阅图1，本发明实施例中，一种砂岩制样及压裂模拟的实验装置，其包括：实验底座1所述实验底座1上端面横向架设有制样筒11，且所述实验底座1的上端面一侧固定有三角架12，所述制样筒11的一端与所述三角架12相固定，所述实验底座1上位于制样筒11的另一端设置有驱动压实装置2，且所述制样筒11内设置有振砂组件3，所述驱动压实装置2的输出端与所述振砂组件3相连接，其中主要通过驱动压实装置提供轴向压力，并由振砂组件对疏松砂岩进行压实，而振砂组件还能够在自主振动下辅助输送砂岩的内部自然裂隙形成，其中疏松砂岩的主要由不同粒径的石英砂辅以黏土等粘结剂形成。
25.本实施例中，所述驱动压实装置2包括：固定支座21，安装在所述实验底座1上，所述固定支座21上滑动设置有滑动架23，且所述固定支座21内转动设置有传输螺杆，所述滑动架23螺纹啮合套接在所述传输螺杆上，所述固定支座21的一端安装有驱动电机22，所述驱动电机22的输出端与所述传输螺杆相固定；所述滑动架23上横向设置有导柱24，所述导柱24的一端与所述振砂组件3相固定。
26.作为较佳的实施例，所述导柱24通过轴承转动设置在所述滑动架23上，且所述滑动架23的一侧固定有旋转电机25，所述旋转电机25的输出端与所述导柱24相固定，从而能够在轴向压实中辅助进行扭转，以便疏松砂岩完全充填在制样筒内。
27.本实施例中，所述振砂组件3包括：连接轴管33，固定在所述三角架12上，所述连接轴管33的一端可拆卸的与外设输样管相连接，所述连接轴管33与所述制样筒11呈同心圆结构，所述制样筒11内转动设置有密封导盘32，所述密封导盘32通过轴承与所述连接轴管33相转动连接，所述制样筒11内还滑动设置有压盘31，所述压盘31与所述驱动压实装置2相固定，且所述压盘31与密封导盘32上均套接有环圈垫34，所述密封导盘32上还圆周分布有调节传振装置4，多个所述调节传振装置4的一端均滑动穿接在所述压盘31上，也就是说，压盘通过驱动压实装置轴向位移时，当压盘处于静止状态下(即导柱不旋转)，压盘能够在砂岩制样中使得疏松砂岩非充分填压在制样筒内，此时制样筒内部上方存留制样空隙，而压盘处于旋转状态下(密封导盘与其同步旋转)，此时在逐步压实中能使得疏松砂岩充分充填在制样筒内，此中还能够辅以形成内部自然裂缝。
28.本实施例中，所述调节传振装置4的一端固定有万向轴35，所述万向轴35嵌入转动设置在所述密封导盘32内，所述调节传振装置4的另一端滑动套接有外轴套36，所述外轴套36通过转向轴转动连接在所述压盘31上，且所述密封导盘32上还设有多个与所述调节传振装置4相对应的伸缩导杆37，所述伸缩导杆37的一端通过万向铰轴件38与所述调节传振装置4相连接，也就是说，当伸缩导杆处于伸缩固定时，此时密封导盘与压盘之间呈相对固定状态，以便密封导盘与压盘同步旋转，而当伸缩导杆处于自然伸缩时，此时压盘相对密封导盘旋转，从而调整传振装置的架设角度。
29.本实施例中，所述调节传振装置4包括：外接管41，所述外接管41内转动设置有双向螺杆42，所述外接管41一端固定有驱动齿座，所述驱动齿座通过齿轮啮合作用与所述双向螺杆42相固定，所述外接管41上滑动设置有传振座5，所述传振座5通过螺纹啮合作用滑动套接在所述双向螺杆42上，且所述双向螺杆42内还设置有气流管43，所述外接管41的一端固定有微型气泵44，所述微型气泵44的排气端与所述气流管43相连通。
30.作为较佳的实施例，所述传振座5为排列设置的三个，且位于相对中部的所述传振
座5与外接管41相固定，从而实现两侧传振座的位移调节。
31.本实施例中，所述传振座5内周向的开设有多个安装凹位，所述安装凹位内均竖直对称设置有限位杆51，所述限位杆51滑动设置有振压件52，且所述限位杆51上套接有支撑弹簧53，所述气流管43内密封滑动设置有推塞53，所述推塞54的一侧通过支架固定有电磁吸附件55，所述振压件52的相对下方均固定有磁吸瓦，尤其，通过对电磁吸附件通断电，此时振压件能够径向往复位移，并进行内部传振，从而能够在疏松砂岩上形成内部自然裂隙，其中推塞能够辅助控制电磁吸附件相对振压件的位移点，以调整传振强度，从而调整裂隙大小。
32.具体地，在实验中，优先通过连接轴管对制样筒内输送疏松砂岩，驱动压实装置通过压盘对其进行轴压，而在轴压中可通过压盘与密封刀盘之间的相对旋转运动调整传振装置的架设角度，并同时控制各外接管上的传振座的定位点，从而能够在不同位置处进行内部自然裂隙形成，而后井筒可滑动插接在连接轴管内，以便进行后续压裂模拟实验。
33.上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。