CN103075137B - 煤岩钻孔高压水力压裂实验装置 - Google Patents

煤岩钻孔高压水力压裂实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，所述样品实验缸由两个对称的耳状半圆筒缸体通过螺栓连接而成，该样品实验缸的下端封闭，且该样品实验缸的上端螺纹连接有密封盖，所述密封盖上竖向穿设有压裂筛管，所述压裂筛管的下端封闭，该压裂筛管的下端深入到样品实验缸内，且该压裂筛管伸入到样品实验缸内的下部开有至少一个横向通孔，所述压裂筛管的上端伸出密封盖的上端与高压水管相连，该高压水管的另一端与高压水泵的出水口相连通，且该高压水泵的进水口与水箱相连。本发明采用两半铸铁制成的可开合的半圆筒缸体组成样品实验缸，避免了人工搬动导致样品压裂痕迹破损，还具有结构新颖、降低成本、提高耐久度率等特点。

Description

煤岩钻孔高压水力压裂实验装置
技术领域
本发明涉及一种实验装置，特别是涉及一种用高压水利对煤岩钻孔致煤岩压裂的实验装置。
背景技术
在煤炭的地下开采中，瓦斯一直是威胁煤矿安全生产的重要因素，瓦斯抽采是煤矿治理瓦斯普遍采用的方法，而煤储层的低透气性制约了煤层瓦斯抽采的效率，为提高煤层透气性，增加瓦斯抽采量，高压水力压裂技术正在许多煤矿山获得应用。由于对煤储层的水力压裂破坏机理、裂缝扩展几何形态、裂缝延伸规律缺乏更深入的认识，水力压裂技术在不少煤矿处于试验阶段，因而，需要一种高压水力压裂实验装置来研究水力压裂对煤储层的影响效果，以便使该项技术进一步推广应用。
目前有一种已经公开的发明水力压裂实验装置为煤岩钻孔水力致裂实验装置(专利号：CN201020688176.8)，该实验装置通过照相机和钢化玻璃查看裂缝扩展、延伸规律具有一定的弊端，钢化玻璃在高压水力的摩擦下会出现刮擦痕迹，影响观测效果，玻璃钢的耐高压能力也有限，此外，系统复杂，实验及维护费用较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种耐用性高以及简单可靠的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置。
本发明的技术方案如下：一种煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，包括样品实验缸，所述样品实验缸由两个对称的耳状半圆筒缸体(1)通过螺栓(14)连接而成，该样品实验缸的下端封闭，且该样品实验缸的上端螺纹连接有密封盖(2)，所述密封盖(2)上竖向穿设有压裂筛管(3)，该压裂筛管(3)与密封盖(2)上的过孔密封，所述压裂筛管(3)的下端封闭，该压裂筛管(3)的下端深入到样品实验缸内，且该压裂筛管(3)伸入到样品实验缸内的下部开有至少一个横向通孔(3a)，所述压裂筛管(3)的上端伸出密封盖(2)的上端与高压水管相连(4)，该高压水管(4)的另一端与高压水泵(5)的出水口相连通，且该高压水泵(5)的进水口与水箱(6)相连。
采用以上装置进行实验时，因为样品的中心具备一个盲孔，然后将样品放入到样品试验缸内，再盖上密封盖，然后将压裂筛管的下端从密封盖的过孔内插入到样品试验缸内，使压裂筛管伸入到样品的盲孔内，然后使用强力胶将压裂筛管和密封盖上过孔之间的缝隙密封住。然后启动高压水泵，使高压水经由高压水管进入到压裂筛管中，最后从压裂筛管下端的横向通孔内喷出压裂样品。压裂完毕后松开两个耳状半圆筒缸体上的螺栓，然后移开其中一个耳状半圆筒缸体即可看到这半边样品的压裂情况，既避免了人工搬动导致样品压裂痕迹破损，同时样品实验缸可采用铸铁或铸钢材料，经久耐用。同时这种实验装置结构简单，维修方便。
为了更好的固定样品实验缸，使其在实验过程中不会倾倒，两个所述耳状半圆筒缸体(1)的下端均固定连接有钢板(7)，当两个耳状半圆筒缸体(1)相对接时，两个耳状半圆筒缸体(1)下端连接的钢板(7)也相对接。
所述密封盖(2)的上端设置有压板(8)，该压板(8)和密封盖(2)具有同心的可供压裂筛管(3)穿过的过孔(8a)，所述压板(8)的左右两端均伸出密封盖(2)的外边缘，该压板(8)的左右两端均穿设有长螺栓(9)，所述长螺栓(9)的上部端面抵接在压板(8)上，该长螺栓(9)的下端伸出钢板(7)的下表面由螺母(10)锁死。在使用时，先拧紧密封盖，然后可使用压板配合螺栓压紧密封盖，防止密封盖在实验过程中不会被高压水冲开。
为了更好的控制高压水开关，所述高压水管(4)上设置有增压装置(11)、高压水表(12)和控制阀(13)。
所述水箱(6)通过水管(15)与水池(16)相连，保证了水箱内的水不会缺失。
为了进一步保证样品实验缸的密闭性，所述两个对称的耳状半圆筒缸体(1)分别与其下方的钢板(7)一体成型。
为了节约成本和提高耐久度，两个所述耳状半圆筒缸体(1)均为铸铁铸成。
有益效果：本发明采用两半铸铁制成的可开合的半圆筒缸体组成样品实验缸，避免了人工搬动导致样品压裂痕迹破损，还具有结构新颖、降低成本、提高耐久度率等特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的A向视图。
图3为图1中压裂筛管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明由样品实验缸、密封盖2、压裂筛管3、高压水管4、高压水泵5、水箱6、钢板7、压板8、长螺栓9、螺母10、增压装置11、高压水表12、控制阀13、螺栓14、水管15和水池16等部件组成，所述样品实验缸由两个对称的耳状半圆筒缸体1连接而成，两个半圆筒缸体1的双耳上均设置有螺栓14，且两个所述耳状半圆筒缸体1的下端均一体成型有钢板7，两个耳状半圆筒缸体1下端连接的钢板7相互配合，所述样品实验缸的下端被钢板7封闭，该样品实验缸的上端螺纹连接有密封盖2，所述密封盖2上竖向穿设有压裂筛管3，该压裂筛管3与密封盖2上的过孔密封。所述密封盖2的上端设置有压板8，该压板8和密封盖2具有同心的可供压裂筛管3穿过的过孔8a，所述压板8的左右两端均伸出密封盖2的外边缘，该压板8的左右两端均穿设有螺栓9，所述螺栓9的上部端面抵接在压板8上，该螺栓9的下端伸出钢板7的下表面由螺母10锁死。所述压裂筛管3的下端封闭，该压裂筛管3的下端深入到样品实验缸内，且该压裂筛管3伸入到样品实验缸内的下部开有至少一个横向通孔3a，所述压裂筛管3的上端伸出密封盖2的上端与高压水管相连4，该高压水管4的另一端与高压水泵5的出水口相连通，且该高压水泵5的进水口与水箱6相连。所述高压水管4上设置有增压装置11、高压水表12和控制阀13。所述水箱6通过水管15与水池16相连。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进如改变表架和基准柱的数量等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，包括样品实验缸，其特征在于：所述样品实验缸由两个对称的耳状半圆筒缸体(1)通过螺栓(14)连接而成，该样品实验缸的下端封闭，且该样品实验缸的上端螺纹连接有密封盖(2)，所述密封盖(2)上竖向穿设有压裂筛管(3)，该压裂筛管(3)与密封盖(2)上的过孔密封，该压裂筛管(3)的下端深入到样品实验缸内，且该压裂筛管(3)伸入到样品实验缸内的下部开有至少一个横向通孔(3a)，所述压裂筛管(3)的下端封闭，所述压裂筛管(3)的上端伸出密封盖(2)的上端与高压水管(4)相连，该高压水管(4)的另一端与高压水泵(5)的出水口相连通，且该高压水泵(5)的进水口与水箱(6)相连。
2.根据权利要求1所述的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，其特征在于：两个所述耳状半圆筒缸体(1)的下端均固定连接有钢板(7)，当两个耳状半圆筒缸体(1)相对接时，两个耳状半圆筒缸体(1)下端连接的钢板(7)也相对接。
3.根据权利要求2所述的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，其特征在于：所述密封盖(2)的上端设置有压板(8)，该压板(8)和密封盖(2)具有同心的可供压裂筛管(3)穿过的过孔(8a)，所述压板(8)的左右两端均伸出密封盖(2)的外边缘，该压板(8)的左右两端均穿设有长螺栓(9)，所述长螺栓(9)的上部端面抵接在压板(8)上，该长螺栓(9)的下端穿过钢板(7)的下表面由螺母(10)锁固。
4.根据权利要求3所述的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，其特征在于：所述高压水管(4)上装有增压装置(11)、高压水表(12)和控制阀(13)。
5.根据权利要求1所述的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，其特征在于：所述水箱(6)通过水管(15)与水池(16)相连。
6.根据权利要求1所述的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，其特征在于：所述两个对称的耳状半圆筒缸体(1)分别与其下方的钢板(7)一体成型。
7.根据权利要求1所述的煤岩钻孔高压水力压裂实验装置，其特征在于：两个所述耳状半圆筒缸体(1)均为铸铁铸成。
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