CN108104786B - 一种页岩压裂室内模拟实验装置 - Google Patents
一种页岩压裂室内模拟实验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108104786B CN108104786B CN201711412556.1A CN201711412556A CN108104786B CN 108104786 B CN108104786 B CN 108104786B CN 201711412556 A CN201711412556 A CN 201711412556A CN 108104786 B CN108104786 B CN 108104786B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure
- joint
- pressing body
- bearing plug
- shaft pressing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/40—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for geology
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明涉及的是一种页岩压裂室内模拟实验装置，这种页岩压裂室内模拟实验装置的外壳内壁贴置有橡胶筒，岩石置于橡胶筒内，承压塞插置于岩石内，承压塞为一端开放的橡胶件，承压塞有中心孔，承压塞开口处设置中心有孔的密封件，前轴压体插入橡胶筒内，与岩心一端相接，前轴压体外为前短接；后轴压体插入橡胶筒内，与岩心另一端相接，后轴压体外为后短接；前接头顶在前轴压体上，后接头顶在后轴压体上，贯通前接头、前短接的注入孔与承压塞中心孔位于同一直线上，后接头上设置有轴压注液孔；前短接、后短接分别与外壳通过固定环固定，外壳上设置有围压注液孔。本发明解决了水力压裂现场试验的局限性和室内试验条件难于模拟的问题。
Description
技术领域
本发明涉及室内模拟地层条件下页岩在液体压力下破裂过程的测试装置，具体涉及一种页岩压裂室内模拟实验装置。
背景技术
目前，从我国石油工业的现状来看，绝大多数地质条件较好的油田已进入开发后期，稳产和挖潜的难度愈来愈大，因此一些薄、中、差的低渗透储层开发受到了人们的极大关注。作为低渗透储层主要增产增注措施的水力压裂技术被广泛应用。为提高水力压裂施工的成功率，必须在一些新区块进行压裂施工之前进行必要的水力压裂试验。当前，现场水力压裂试验费用昂贵，且同一层位无法重复进行多次试验，使得现场水力压裂试验很少采用。而室内试验由于地层温度、压力环境模拟困难，造成室内水力压裂破裂过程试验难以开展，水力压裂裂缝扩展机理研究难以深入，大大限制水力压裂过程的试验研究。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种页岩压裂室内模拟实验装置，这种页岩压裂室内模拟实验装置用于解决水力压裂现场试验的局限性和室内试验条件难于模拟的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种页岩压裂室内模拟实验装置包括前轴压体、承压塞、外壳、橡胶筒，外壳内壁贴置有橡胶筒，岩石设置于橡胶筒内，承压塞插置于岩石内，承压塞为一端开放的橡胶件，承压塞有中心孔，承压塞开口处设置密封件，密封件中心也有孔，前轴压体插入橡胶筒内，与岩心一端相接，前轴压体外为前短接；后轴压体插入橡胶筒内，与岩心另一端相接，后轴压体外为后短接；前接头旋入前短接内并顶在前轴压体上，后接头旋入后短接内并顶在后轴压体上，贯通前接头、前短接的注入孔与承压塞中心孔位于同一直线上，后接头上设置有轴压注液孔；前短接、后短接分别与外壳通过固定环固定，外壳上设置有围压注液孔。
上述方案中承压塞为T型橡胶件，岩石为圆柱形的，承压塞插入圆柱形岩石中心，压裂液通过注入孔进入承压塞中心孔，液体在承压塞内部憋压膨胀压裂岩石。
上述方案中密封件为T型合金件，插入承压塞后放入前轴压体，起密封作用。
上述方案中前短接与前接头相接处设置密封垫，后短接与后接头相接处也设置密封垫，起密封作用。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明可以在室内模拟深部地层压力环境，及进行水力压裂岩石过程；能够模拟一定压力及温度下岩石试样的压裂过程，分析不同围压下岩石裂缝几何形态，并测试各种地层岩石在一定压力、温度下的岩石的破裂压力，岩石破裂裂缝形成过程中延伸压力随时间变化关系，瞬时注入压力随时间的变化关系。
2、本发明试验过程中轴向压力和围压可以根据需要设置，这大大方便了水力压裂机理研究和减少试验费用，具有费用低、使用方便、测试周期短的特点。
3、本发明不仅解决了现场试验的弊端，大大降低试验成本，而且可以直观地再现水力压裂岩石的断裂形态，并可用于教学、科研等用途，为人们观察水力压裂过程、认清水力压裂本质提供条件。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明沿围压注液孔的剖面示意图；
图3是本发明中承压塞的结构示意图。
图中：1.前接头；2.前短接；3.固定环；4.前轴压体；5.承压塞；6.外壳；7.岩石；8.橡胶筒；9.后轴压体；10.密封垫；11.后接头；12.密封件；13.围压注液孔；14.轴压注液孔；15.后短接。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
结合图1、图2、图3所示，这种页岩压裂室内模拟实验装置包括前轴压体4、承压塞5、外壳6、橡胶筒8，外壳6内壁贴置有橡胶筒8，岩石7设置于橡胶筒8内，橡胶筒8在外壳6内部，当压裂液通过围压注液孔13进入橡胶筒8时，橡胶筒8膨胀对岩石7施加围压。承压塞5插置于岩石7内，承压塞5为一端开放的橡胶件，承压塞5有中心孔，承压塞5开口处设置密封件12，密封件12中心也有孔，前轴压体4插入橡胶筒8内，与岩心一端相接，前轴压体4外为前短接2；后轴压体9插入橡胶筒8内，与岩心另一端相接，后轴压体9外为后短接15；前接头1旋入前短接2内并顶在前轴压体4上，后接头11旋入后短接15内并顶在后轴压体9上，前接头1和后接头11，分别与前短接2、后短接15通过螺纹连接；贯通前接头1、前短接2的注入孔与承压塞5中心孔位于同一直线上，后接头11上设置有轴压注液孔14；前短接2、后短接15分别与外壳6通过固定环3固定，对外壳6起固定作用，保证在加载轴压和围压时实验装置安全工作，外壳6上设置有围压注液孔13。前短接2与前接头1相接处设置密封垫10，后短接15与后接头11相接处也设置密封垫10，起密封作用。
承压塞5为T型橡胶件，岩石7为圆柱形的，承压塞5插入圆柱形岩石7中心，压裂液通过注入孔进入承压塞5中心孔，液体在承压塞5内部憋压膨胀压裂岩石7。
密封件12为T型合金件，插入承压塞5后放入前轴压体4，起密封作用。
前接头1、前轴压体4、岩石7、后轴压体9、后接头11沿一根轴线顺序安装。
前轴压体4和后轴压体9，在压裂液通过轴压注液孔14注入后能产生轴向移动，进而对岩石7提供轴向压力。橡胶筒8是圆柱形空心柱体，套在岩石7外侧，在压裂液通过围压注液孔13进入后产生收缩，挤压岩石7，提供围压。承压塞5为T型橡胶件，中间空心，底部密封，插入岩石7中心，在压裂液通过轴压注液孔14进入后中间空心后产生憋压，膨胀挤压岩石7，使岩石7产生内部破碎。
使用时，本发明首先将承压塞5插入岩石7内部，后整体由左侧推入装置内部中心。将前轴压体4和前接头1推入装置内部，压紧岩石7，使前轴压体4底部和承压塞5顶部密封。将前接头1和前短接2通过螺纹连接。将轴压注液孔14和围压注液孔13与外部管线连接至加压系统，通过计算机控制压力大小，一直到岩石7破裂为止。最后，将可拆卸的前接头1和前轴压体4取出，取下试样，完成试验。
Claims (2)
1.一种页岩压裂室内模拟实验装置，其特征在于：这种页岩压裂室内模拟实验装置包括前轴压体（4）、承压塞（5）、外壳（6）、橡胶筒（8），外壳（6）内壁贴置有橡胶筒（8），岩石（7）设置于橡胶筒（8）内，承压塞（5）插置于岩石（7）内，承压塞（5）为一端开放的橡胶件，承压塞（5）有中心孔，承压塞（5）开口处设置密封件（12），密封件（12）中心也有孔，前轴压体（4）插入橡胶筒（8）内，与岩石一端相接，前轴压体（4）外为前短接（2）；后轴压体（9）插入橡胶筒（8）内，与岩石另一端相接，后轴压体（9）外为后短接（15）；前接头（1）旋入前短接（2）内并顶在前轴压体（4）上，后接头（11）旋入后短接（15）内并顶在后轴压体（9）上，贯通前接头（1）、前轴压体（4）的注入孔与承压塞（5）中心孔位于同一直线上，后接头（11）中心轴线上设置有轴压注液孔（14），压裂液通过轴压注液孔（14）注入后，从后轴压体（9）上的后端面对后轴压体（9）向前推动；前短接（2）、后短接（15）分别与外壳（6）通过固定环（3）固定，外壳（6）上设置有围压注液孔（13）；
所述的承压塞（5）为T型橡胶件，岩石（7）为圆柱形的，承压塞（5）插入圆柱形岩石（7）中心，压裂液通过注入孔进入承压塞（5）中心孔，压裂液在承压塞（5）内部憋压膨胀压裂岩石（7）；
所述的密封件（12）为T型合金件，插入承压塞（5）后放入前轴压体（4）。
2.根据权利要求1所述的页岩压裂室内模拟实验装置，其特征在于：所述的前短接（2）与前接头（1）相接处设置密封垫（10），后短接（15）与后接头（11）相接处也设置密封垫（10）。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711412556.1A CN108104786B (zh) | 2017-12-24 | 2017-12-24 | 一种页岩压裂室内模拟实验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711412556.1A CN108104786B (zh) | 2017-12-24 | 2017-12-24 | 一种页岩压裂室内模拟实验装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108104786A CN108104786A (zh) | 2018-06-01 |
| CN108104786B true CN108104786B (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=62212666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711412556.1A Active CN108104786B (zh) | 2017-12-24 | 2017-12-24 | 一种页岩压裂室内模拟实验装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108104786B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109297830A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-02-01 | 山东大学 | 一种重复压裂室内试验装置及其操作方法 |
| CN110107273B (zh) * | 2019-06-19 | 2020-04-03 | 中国地质大学（北京） | 一种页岩气用压裂渗流实验装置 |
| CN113237742B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-04-19 | 中国科学院力学研究所 | 一种室内水力压裂实验用夹持器 |
| CN114278298B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-02-13 | 常州大学 | 一种通过页岩油的页岩纳米孔孔径模拟装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2924518Y (zh) * | 2006-04-18 | 2007-07-18 | 长江水利委员会长江科学院 | 全方位扫描岩土ct三轴仪 |
| CN201724866U (zh) * | 2010-08-06 | 2011-01-26 | 东北石油大学 | 一种测定深部地层岩石断裂韧性的装置 |
| US8972235B2 (en) * | 2012-02-21 | 2015-03-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods and systems for subterranean bore hole fracture simulation |
| CN107246998A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-13 | 中国石油大学(北京) | 一种孔隙压力饱和下的超临界二氧化碳岩心压裂夹持器 |
-
2017
- 2017-12-24 CN CN201711412556.1A patent/CN108104786B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2924518Y (zh) * | 2006-04-18 | 2007-07-18 | 长江水利委员会长江科学院 | 全方位扫描岩土ct三轴仪 |
| CN201724866U (zh) * | 2010-08-06 | 2011-01-26 | 东北石油大学 | 一种测定深部地层岩石断裂韧性的装置 |
| US8972235B2 (en) * | 2012-02-21 | 2015-03-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods and systems for subterranean bore hole fracture simulation |
| CN107246998A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-10-13 | 中国石油大学(北京) | 一种孔隙压力饱和下的超临界二氧化碳岩心压裂夹持器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108104786A (zh) | 2018-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108104786B (zh) | 一种页岩压裂室内模拟实验装置 | |
| CN204807547U (zh) | 一种应力渗流耦合真三轴剪切盒 | |
| CN201724868U (zh) | 一种水力压裂破裂过程模拟的室内装置 | |
| CN103543092B (zh) | 一种模拟地层流体复杂运移过程的岩芯夹持器及其使用方法 | |
| CN204679347U (zh) | 一种钻井液承压堵漏压裂试验装置 | |
| CN103266888A (zh) | 可视化压裂模拟实验系统及方法 | |
| CN210033420U (zh) | 一种模拟页岩地层压裂造缝实验装置 | |
| CN112360432B (zh) | 一种缝隙模拟机构、裂缝模拟实验仪及堵漏评价实验装置 | |
| CN107288632B (zh) | 煤-岩储层排采产水来源及压降路径模拟装置与方法 | |
| CN201724866U (zh) | 一种测定深部地层岩石断裂韧性的装置 | |
| CN102353584A (zh) | 圆柱形岩心真三轴夹持器 | |
| CN201654010U (zh) | 一种堵漏试验仪 | |
| CN105043891A (zh) | 一种用于盾构隧道的泥水劈裂压力测试装置及方法 | |
| CN112964540A (zh) | 高水压和高地应力耦合下岩石动力性能测试装置及方法 | |
| CN104763407A (zh) | 欠平衡钻井破岩模拟实验装置及其模拟实验方法 | |
| CN103953332A (zh) | 模拟钻井液动态漏失与堵漏的实验装置及实验方法 | |
| WO2021012371A1 (zh) | 无框架岩石三轴实验仪及工作方法 | |
| CN205477573U (zh) | 一种模拟射孔完井下水力压裂的实验装置 | |
| CN107478515A (zh) | 一种孔隙压力饱和下的超临界二氧化碳岩心压裂实验方法 | |
| CN103837418A (zh) | 一种测定破裂后岩石三轴流变特性的加载路径方法 | |
| CN110082220A (zh) | 一种真三轴多孔导向压裂实验装置 | |
| CN210598944U (zh) | 一种可溶性金属压裂球测试装置 | |
| CN105547539B (zh) | 基于经纬应变线的地应力方向测量系统及方法 | |
| CN109374425A (zh) | 含瓦斯煤体卸压后发生层裂破坏的模拟研究实验装置及实验方法 | |
| CN208473837U (zh) | 一种井下套管形变模拟装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |