针12下行，气体充气造缝针12插入到透明岩体中，气体输送控制系统实施有色气体输送对岩体内进行充入有色气体，充气结束后快速将造缝针12拔出，在岩体内形成含气孔裂隙结构，通过气孔裂隙内的有色气体可反映出孔裂隙结构，岩心制备到水平井筒模具安放槽27底部后自动暂停；
第六步:打开滑动型闸门29，控制水平井筒模具25进入岩体成型模具7，对齐后旋动固定杆26，固定水平井筒模具25，松开后收回伸缩式模具固定装置28，闭合滑动型闸门29，继续启动设备，由计算机完成透明岩心的制作，并由检测设备进行检测；
第七步:通过真空抽气装置对岩体成型模具7内进行抽真空，确保透明岩体在形成过程中不受外界的影响；
第八步:通过温度控制系统22对岩体成型模具7进行加热或冷却，实现透明岩体的快速凝固，形成具有孔裂隙特征及水平井段的含气透明岩体。
【主权项】
1.一种制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置，其特征在于:这种内含孔裂隙及水平井段的透明岩心制备装置包括岩心制备装置、岩体内充气装置、气体输送控制系统、运动控制系统、水平井模具嵌入系统、真空抽气装置、温度控制系统(22)，气体输送控制系统通过气体传输管连接岩体内充气装置，运动控制系统通过旋转螺杆(17)连接滑动光杆(13)，岩体内充气装置置于岩体成型模具(7)中，真空抽气装置连接岩体成型模具(7)，温度控制系统(22)连接水浴箱(8);岩心制备装置包括分级原材料存储容器(I)、掺混搅拌装置、输送控制器(5)、岩体成型模具(7)、水浴箱(8)，分级原材料存储容器(I)包含几个盛装不同原材料的存储容器，各存储容器通过分级管线汇集到总管线，总管线伸入到掺混搅拌装置中，每条分管线上设置流量控制阀，掺混搅拌装置出口通过输送管线连接岩体成型模具(7)，该输送管线上设置输送控制器(5)，岩体成型模具(7)是由四块透明的高硬度有机玻璃板(9)组装而成的密封箱体，岩体成型模具(7)置于水浴箱(8)中；岩体内充气装置由密封盒(10)、气体分布器(11)、造缝针(12)、滑动光杆(13)构成，气体分布器(11)设置在密封盒(10)的中心，气体分布器(11)的分气管(24)位于密封盒(10)内，造缝针阵盘(14)安装于密封盒(10)的下端，造缝针阵盘(14)的底面设置有密封隔层，造缝针(12)呈阵列状布置在造缝针阵盘(14)下面，分气管(24)分别与造缝针(12)连接，气体分布器(11)连接气体传输管，滑动光杆(13)与密封盒(10)固定连接，滑动光杆(13)的内部设置有旋转固定杆(26)，旋转固定杆(26)的端部设置有外螺纹；造缝控制系统通过控制线分别与造缝针阵盘(14)、造缝针(12)连接；制备可视化岩心的原材料由环氧树脂及固化剂组成；水平井模具嵌入系统包括水平井筒模具安放槽(27)、伸缩式模具固定装置(28)、滑动型闸门(29)、水平井筒模具(25)，滑动型闸门(29)安装在岩体成型模具(7)的侧壁处，水平井筒模具安放槽(27)设置于岩体成型模具(7)的侧面并将滑动型闸门(29)封闭在内，水平井筒模具(25)为空心直角形弯曲圆管，水平井筒模具的水平段的末端封死，竖直段上端有与旋转固定杆配合的内螺纹，水平段四周分布不同相位的圆形孔眼(32)，圆形孔眼(32)用锡箔纸(33)密封；伸缩式模具固定装置(28)卡固在水平井筒模具(25)的竖直段处，水平井筒模具(25)通过伸缩式模具固定装置(28)移动到相应位置；旋转固定杆(26)下端外螺纹与水平井筒模具垂直段上端内螺纹丝扣连接，并通过造缝控制系统控制旋转固定杆(26)，调整水平井筒不同方位，实现水平段井筒的任意方位布置。2.根据权利要求1所述的制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置，其特征在于:所述的滑动型闸门(29)由滑动型闸门控制面板(31)控制其侧向移动；伸缩式模具固定装置(28)由伸缩杆控制面板(30)控制，可进行外推、收缩、夹紧、松开四种操作，在制作岩心的过程中控制水平井筒模具(25)与造缝针阵盘(14)中心结合。3.根据权利要求2所述的制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置，其特征在于:所述的气体输送控制系统由气体存储罐(15)、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(16)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。4.根据权利要求3所述的制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置，其特征在于:所述的掺混搅拌装置包括原料混合容器(3)、搅拌器(4)、控制仪，搅拌器(4)通过传动装置连接原料搅拌机组(2)。5.根据权利要求4所述的制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置，其特征在于:所述的运动控制系统由旋转螺杆(17)、变速箱(18)、传动电机(19)、运动控制台、运动操作系统连接组成。6.根据权利要求5所述的制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置，其特征在于:所述的温度控制系统由温度传感器(21)、温度控制器、水浴箱(8)、温度加热与冷却装置连接构成。7.—种权利要求6所述的制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置制备岩心的方法，其特征在于: 第一步:分析岩心内部孔裂隙的结构，通过天然岩心模拟或者计算机数值模拟，在计算机中进行岩心三维建模，并划分网格；模拟结果输出到造缝控制系统(6)、气体控制系统、岩心材料混合控制系统； 第二步:选择环氧树脂及固化剂，按照实验配比对原材料进行配比封装； 第三步:通过材料掺混搅拌装置将原材料按照配比要求进行搅拌，并通过相应管线将配制的掺混后的原材料送入岩体成型模具(7)中； 第四步:根据模拟数据，依据模拟数据选择适合造缝针(12)，造缝针阵盘(14); 第五步:运行设备开始制作试验岩心，运动控制系统控制岩体内充气装置使造缝针(12)下行，气体充气造缝针(12)插入到透明岩体中，气体输送控制系统实施有色气体输送对岩体内进行充入有色气体，充气结束后快速将造缝针(12)拔出，在岩体内形成含气孔裂隙结构，通过气孔裂隙内的有色气体可反映出孔裂隙结构，岩心制备到水平井筒模具安放槽(27)底部后自动暂停； 第六步:打开滑动型闸门(29 )，控制水平井筒模具(25 )进入岩体成型模具(7 )，对齐后旋动固定杆(26)，固定水平井筒模具(25)，松开后收回伸缩式模具固定装置(28)，闭合滑动型闸门(29)，继续启动设备，由计算机完成透明岩心的制作，并由检测设备进行检测；第七步:通过真空抽气装置对岩体成型模具(7)内进行抽真空，确保透明岩体在形成过程中不受外界的影响； 第八步:通过温度控制系统(22)对岩体成型模具(7)进行加热或冷却，实现透明岩体的快速凝固，形成具有孔裂隙特征及水平井段的含气透明岩体。
【专利摘要】本发明涉及的是制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置及制备方法，其中的这种制备内含孔裂隙及水平井段的透明岩心的装置包括岩心制备装置、岩体内充气装置、气体输送控制系统、运动控制系统、水平井模具嵌入系统、真空抽气装置、温度控制系统，气体输送控制系统连接岩体内充气装置，运动控制系统通过旋转螺杆连接滑动光杆，岩体内充气装置置于岩体成型模具中，真空抽气装置连接岩体成型模具，温度控制系统连接水浴箱；岩体成型模具是由四块透明玻璃板组装而成的密封箱体；岩体内充气装置由密封盒、气体分布器、造缝针、滑动光杆构成，水平井模具嵌入系统包括水平井筒模具安放槽、伸缩式模具固定装置、滑动型闸门、水平井筒模具。本发明在模拟地层岩石中存在的天然裂缝与孔隙的同时，实现了观察研究水平井压裂裂缝演化规律。
【IPC分类】G01N1/28
【公开号】CN104931307
【申请号】CN201510248369
【发明人】赵万春, 付晓飞, 王婷婷, 蒋东峰, 孙永河, 冯笑含
【申请人】东北石油大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月16日