CN109238859A - 一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,属于油气产业应力测试技术领域,包括带有自动控制及数据采集分析装置的岩心夹持模拟装置,岩心夹持模拟装置上设置有用于对岩心加载应力的真三轴应力加载装置、用于向岩心夹持模拟装置中泵液的压裂泵注装置、用于将泵液导入岩心的压裂管柱模拟装置和用于采集岩心应力数据的应力应变测试装置,且所述真三轴应力加载装置、压裂泵注装置、压裂管柱模拟装置和应力应变测试装置均与自动控制及数据采集分析装置相连。
Description
技术领域
本发明属于油气产业应力测试技术领域,具体涉及一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置。
背景技术
国内页岩气等非常规气藏的大规模勘探开发有效缓解了在能源需求日益增加背景下常规油气藏品位下降、储层动用难度加大、产量后期无法保障的技术难题。但由于页岩储层通常具有高温高压低孔低渗特点,且天然裂缝发育整体偏弱,因此需通过水力压裂措施方可获得工业产能。为最大限度动用页岩有效层段,通常采用平台多井大规模体积压裂技术实施增产改造,以期在产层内形成具有高导流能力的复杂人工支撑缝网系统,从而降低孔隙流体有效渗流距离提高气体流动效率。
水力压裂形成复杂缝网系统是实现页岩储层高效开发的关键,而页岩储层水力压裂的关键则为如何确定原始地应力条件下水力裂缝开启机理、扩展延伸规律及缝网复杂程度。对人工裂缝在储层内延伸扩展过程的室内研究主要包括数值模拟方法和室内工程实验,现场实施过程中现多通过微地震实时监测、井温测井、示踪剂监测及试井分析等手段实现对人工裂缝延伸扩展情况的监测与分析。然而,受真实储层非均质性、各向异性、天然裂缝和层理不规则发育等因素影响,数值模拟方法由于假设条件过多其输出结果精确度与真实性有待提高,同时现场压裂过程中多采用单一裂缝监测手段,难以覆盖所有压裂参数的监测,且实施成本及解释结果有待进一步优化。由于在高压流体周围岩体不断破裂的裂缝扩展延伸过程中,裂缝缝内流体压力高于垂直于裂缝壁面的储层水平最小主应力,此时将在裂缝周围岩体产生诱导应力并将改变原地应力场,诱导应力大小与拓展裂缝缝内净压力成正比关系。当水力裂缝间距在一定范围内时,便出现应力阴影效应。应力阴影效应将给周围岩石和相邻裂缝施加额外作用力即诱导应力,进而改变后期压裂裂缝宽度、延伸方向、几何形态及支撑剂在缝中的可能铺置位置。通过邻井压力监测记录压力变化,并基于三维诱导应力计算模型反演求取压裂裂缝参数作为新兴的压裂裂缝监测技术在北美非常规气藏平台化开发过程中已趋于成熟。
然而,目前对非常规储层压裂改造人工裂缝延伸扩展过程中诱导应力变化多基于sneddon理论模型展开计算,该模型为简化数学模型与储层实际情况如天然裂缝发育、力学非均质性等特征有所出入;同时室内真三轴水力压裂物理模拟实验装置及方法多采用大尺寸天然露头或人造岩样,用于认识水力裂缝在储层中的扩展形态,因此其岩样试件与真实钻井取心存在较大差异,不能反映地层条件下真实岩心沉积状态与裂缝层理发育情况,且均未涉及压裂过程中裂缝诱导应力定量测试。因此,为准确预测平台井压裂过程中裂缝诱导应力变化情况,急需开发一种室内工程模拟评价实验装置以修正诱导应力预测模型,以完善基于邻井压力变化的压裂裂缝参数解释。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在真三轴应力条件下,对岩心试件通过模拟现场泵注参数、水平应力差等因素对人工裂缝扩展延伸过程中产生的裂缝诱导应力进行测试,从而校正压裂裂缝诱导应力理论计算模型,为基于邻井压力变化的压裂裂缝参数预测技术提供支撑的多裂缝三维空间诱导应力测试装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:包括带有自动控制及数据采集分析装置的岩心夹持模拟装置,岩心夹持模拟装置上设置有用于对岩心加载应力的真三轴应力加载装置、用于向岩心夹持模拟装置中泵液的压裂泵注装置、用于将泵液注入岩心样品中部的压裂管柱模拟装置和用于采集岩心应力数据的应力应变测试装置,且所述真三轴应力加载装置、压裂泵注装置、压裂管柱模拟装置和应力应变测试装置均与自动控制及数据采集分析装置相连。
所述真三轴应力加载装置包括分别用于对岩心的x方向、y方向和z方向进行应力加载的压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ;所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ分别连接有x方向压力传感器、y方向压力传感器和z方向压力传感器,且压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ均连接有轴向活塞,所述轴向活塞与加压泵连接,即加压泵为轴向活塞提供动力。
所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ所连接的轴向活塞均通过耐高压转换接头与同一个加压泵相连,且连接管路为耐高压管线,所述耐高压转换接头还通过应力泄压管线连接有泄压水槽;所述压板Ⅰ、压板Ⅱ中心位置开设有用于放置应力应变花的凹槽,所述三轴应力泄压管线进液端与耐高压转换接头其中某通道连接,所述三轴应力泄压管线出液端放于泄压水槽内,所述三轴应力泄压管线出液端末端位置低于泄压水槽内液面深度。三个压板在功能上作用相同,即为3个面提供三向应力加载模拟。
所述岩心夹持模拟装置包括带有底座的壳体,所述壳体中设置有矩形的岩心放置室,所述底座的底部设置有用于支撑的支撑柱,所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ对应设置在岩心放置室的腔体外侧,所述岩心放置室未对应有所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ的内腔内表面中心位置均开设有凹槽。
所述压裂管柱模拟装置包括带有模拟射孔孔眼的压裂管,所述压裂管设置在所述岩心放置室中且位于岩心试件的上表面,测试时压裂管与岩心试件密封外径φ13mm,压裂管管内液体流动内径φ2mm,压裂管材质为0Cr18Ni9不锈钢。
所述压裂泵注装置包括通过耐高压管线连接的储液容器Ⅰ、储液容器Ⅱ和低流量恒流恒压泵;所述储液容器Ⅰ与低流量恒流恒压泵进液端连接,所述低流量恒流恒压泵出液端与储液容器Ⅱ上端连接,所述储液容器Ⅱ下端与所述压裂管的端口通过耐高压管线连接。
所述储液容器Ⅱ为活塞缸,所述低流量恒流恒压泵向活塞缸上部泵入液体,活塞缸下部灌有模拟现场用压裂液。
所述低流量恒流恒压泵最大流速10ml/min,所述低流量恒流恒压泵压力波动偏差0.01MPa;所述储液容器Ⅱ与压裂管之间的耐高压管线上设有压力传感器Ⅳ,且耐高压管线与压裂管进液端端口采用双母接头连接;所述耐高压管线与双母接头连接端的外表面以及双母接头的内腔上端内表面之间采用螺纹连接密封,并且采用铜垫圈端面密封。
所述储液容器Ⅰ与低流量恒流恒压泵进液端之间的耐高压管线上设有开关阀门Ⅰ,所述低流量恒流恒压泵出液端与储液容器Ⅱ上端的耐高压管线上设有开关阀门Ⅱ和泄压阀,所述泄压阀通过泄压管线连接泄压水槽,所述泄压管线末端低于泄压水槽液面深度。
所述应力应变测试装置包括应力应变花和高速静态应变数据采集仪,优选的如型号为DH3820的高速静态应变数据采集仪,所述应力应变花放置于所述岩心放置室内腔的凹槽及压板Ⅰ和压板Ⅱ中心位置开设的凹槽中。
所述自动控制及数据采集分析装置包括计算机及数据连接线,所述自动控制及数据采集分析系统与低流量恒流恒压泵、三轴加压泵、应力应变测试装置连接。
本技术方案的有益效果如下:
1、相较于目前广泛应用的真三轴水力压裂物理模拟实验装置,本装置采用的岩心试件与钻井取心岩样尺寸更为接近,方便加工,较露头岩样或大尺寸浇筑岩样更能真实反映地层条件下岩心性质特征。
2、相较于常用的真三轴水力压裂物理模拟实验装置,本装置采用应力应变花测试页岩储层气井压裂中邻近位置处压裂裂缝诱导应力随裂缝扩展延伸的变化情况,进而可修正裂缝诱导应力理论预测模型并完善基于邻井压力变化的压裂裂缝参数预测技术。
3、本装置可有效模拟不同地应力、射孔参数及泵注排量等影响压裂裂缝扩展延伸的关键因素,进而可研究上述因素混合作用下压裂裂缝扩展延伸过程中裂缝诱导应力变化情况。
4、本装置结构设计科学合理,测试方法操作方便,装置各组成系统具有满足实验要求的良好耐压密封性,且实验后可通过数采分析系统对关键数据直接进行提取分析。
5、本装置关键组成应力应变测试系统为高精度应力应变数据采集仪器,可有效保证实验采集数据的准确性。
附图说明
本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚,附图中:
图1为本发明的装置结构流程示意图
图2为本发明的岩心夹持器俯视剖视图
图3为本发明的侧视剖视图
其中,
1、储液容器Ⅰ;2、开关阀门Ⅰ;3、低流量恒流恒压泵;4、压力传感器Ⅰ;5、开关阀门Ⅱ;6、储液容器Ⅱ;7、泄压管线;8、泄压水槽;9、压力传感器Ⅳ;10、压裂液进液管线;11、压板Ⅲ;12、压板Ⅰ;13、压板Ⅱ;14、压裂模拟管;15、岩心试件;16、底座;17、支撑柱;18、应力应变花;19、z方向压力传感器;20、x方向压力传感器;21、y方向压力传感器;22、六通转换接头;23、加压泵;24、应力卸载管线;25、应力卸载水槽;26、自动控制及数据采集分析装置;27、轴向活塞;28、压板孔洞;29、连接杆;30、双母接头;31、铜垫圈;32、凹槽。
具体实施方式
下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案,需要说明的是,本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
实施例1
作为本发明一种最基本的实施方案,如图1至3,本实施例公开了一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:包括带有自动控制及数据采集分析装置26的岩心夹持模拟装置,岩心夹持模拟装置上设置有用于对岩心加载应力的真三轴应力加载装置、用于向岩心夹持模拟装置中泵液的压裂泵注装置、用于将泵液注入岩心样品中部的压裂管柱模拟装置和用于采集岩心应力数据的应力应变测试装置,且所述真三轴应力加载装置、压裂泵注装置、压裂管柱模拟装置和应力应变测试装置均与自动控制及数据采集分析装置26相连。
实施例2
作为本发明一种优选地实施方案,如图1至3,本实施例公开了一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,包括带有自动控制及数据采集分析装置26的岩心夹持模拟装置,岩心夹持模拟装置上设置有用于对岩心加载应力的真三轴应力加载装置、用于向岩心夹持模拟装置中泵液的压裂泵注装置、用于将泵液注入岩心样品中部的压裂管柱模拟装置和用于采集岩心应力数据的应力应变测试装置,且所述真三轴应力加载装置、压裂泵注装置、压裂管柱模拟装置和应力应变测试装置均与自动控制及数据采集分析装置26相连。
所述真三轴应力加载装置包括分别用于对岩心的x方向、y方向和z方向进行应力加载的压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ;所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ分别连接有x方向压力传感器20、y方向压力传感器21和z方向压力传感器19,且压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ均连接有轴向活塞27,所述轴向活塞27与加压泵23连接,即加压泵23为轴向活塞27提供动力。
所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ所连接的轴向活塞27均通过耐高压转换接头与同一个加压泵23相连,且连接管路为耐高压管线,所述耐高压转换接头还通过应力泄压管线7连接有泄压水槽8;所述压板Ⅰ、压板Ⅱ中心位置开设有用于放置应力应变花18的凹槽32,所述轴向活塞27承压50MPa,所述加压泵23承压50MPa。所述三轴应力泄压管线7进液端与耐高压转换接头其中某通道连接,所述三轴应力泄压管线7出液端放于泄压水槽8内,所述三轴应力泄压管线7出液端末端位置低于泄压水槽8内液面深度。
三个压板在功能上作用相同,即为3个面提供三向应力加载模拟;优选地,如图1所示,压板Ⅲ由于与模拟注入管柱位置冲突,不开设凹槽32放置应力应变花18。
所述岩心夹持模拟装置包括带有底座16的壳体,所述壳体中设置有矩形的岩心放置室,所述底座16的底部设置有用于支撑的支撑柱17,优选地,所述壳体尺寸为210mm×210×150mm,所述岩心放置室尺寸为84mm×84mm×105mm,所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ对应设置在岩心放置室的腔体外侧,所述岩心放置室未对应有所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ的内腔内表面中心位置均开设有凹槽32。
所述压裂管柱模拟装置包括带有模拟射孔孔眼的压裂管,所述压裂管设置在所述岩心放置室中且位于岩心试件15的上表面,测试时压裂管与岩心试件15密封外径φ13mm,压裂管管内液体流动内径φ2mm,压裂管材质为0Cr18Ni9不锈钢。
所述压裂泵注装置包括通过耐高压管线连接的储液容器Ⅰ1、储液容器Ⅱ6和低流量恒流恒压泵3;所述储液容器Ⅰ1与低流量恒流恒压泵3进液端连接,所述低流量恒流恒压泵3出液端与储液容器Ⅱ6上端连接,所述储液容器Ⅱ6下端与所述压裂管的端口通过耐高压管线连接。
所述储液容器Ⅱ6为活塞缸,所述低流量恒流恒压泵3向活塞缸上部泵入液体,活塞缸下部灌有模拟现场用压裂液。
所述低流量恒流恒压泵3最大流速10ml/min,所述低流量恒流恒压泵3压力波动偏差0.01MPa;所述储液容器Ⅱ6与压裂管之间的耐高压管线上设有压力传感器Ⅳ9,且耐高压管线与压裂管进液端端口采用双母接头30连接;所述耐高压管线与双母接头30连接端的外表面以及双母接头30的内腔上端内表面之间采用螺纹连接密封,并且采用铜垫圈31端面密封。
所述储液容器Ⅰ1与低流量恒流恒压泵3进液端之间的耐高压管线上设有开关阀门Ⅰ2,所述低流量恒流恒压泵3出液端与储液容器Ⅱ6上端的耐高压管线上设有开关阀门Ⅱ5和泄压阀,所述泄压阀通过泄压管线7连接泄压水槽8,所述泄压管线7末端低于泄压水槽8液面深度;优选的,在开关阀门Ⅱ5前端还设置有压力传感器Ⅰ4。
所述应力应变测试装置包括应力应变花18和高速静态应变数据采集仪,优选的如型号为DH3820的高速静态应变数据采集仪,所述应力应变花18放置于所述岩心放置室内腔的凹槽32及压板Ⅰ和压板Ⅱ中心位置开设的凹槽32中;所述应力应变花18放置于壳体内腔2个凹槽32及压板3个凹槽32内,即所述应力应变花18与岩心试件15除z轴方向上表面外其余5个表面贴合。
所述自动控制及数据采集分析装置26包括计算机及数据连接线,所述自动控制及数据采集分析系统与低流量恒流恒压泵3、三轴加压泵23、应力应变测试装置连接。
相较于目前广泛应用的真三轴水力压裂物理模拟实验装置,本装置采用的岩心试件15与钻井取心岩样尺寸更为接近,方便加工,较露头岩样或大尺寸浇筑岩样更能真实反映地层条件下岩心性质特征;本装置采用应力应变花18测试页岩储层气井压裂中邻近位置处压裂裂缝诱导应力随裂缝扩展延伸的变化情况,进而可修正裂缝诱导应力理论预测模型并完善基于邻井压力变化的压裂裂缝参数预测技术;本装置可有效模拟不同地应力、射孔参数及泵注排量等影响压裂裂缝扩展延伸的关键因素,进而可研究上述因素混合作用下压裂裂缝扩展延伸过程中裂缝诱导应力变化情况;装置结构设计科学合理,测试方法操作方便,装置各组成系统具有满足实验要求的良好耐压密封性,且实验后可通过数采分析系统对关键数据直接进行提取分析;本装置关键组成应力应变测试系统为高精度应力应变数据采集仪器,可有效保证实验采集数据的准确性。
实施例3
作为本发明一种优选地实施方案,如图1至3,本实施例公开了一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,包括带有自动控制及数据采集分析装置26的岩心夹持模拟装置,岩心夹持模拟装置上设置有用于对岩心加载应力的真三轴应力加载装置、用于向岩心夹持模拟装置中泵液的压裂泵注装置、用于将泵液注入岩心样品中部的压裂管柱模拟装置和用于采集岩心应力数据的应力应变测试装置,且所述真三轴应力加载装置、压裂泵注装置、压裂管柱模拟装置和应力应变测试装置均与自动控制及数据采集分析装置26相连。
所述岩心夹持模拟装置包括壳体、岩心放置室、底座16及支撑柱17,所述壳体尺寸为210mm×210mm×150mm,所述岩心放置室尺寸为84mm×84mm×105mm,所述岩心放置室内腔三个内表面中心位置开设凹槽32,所述壳体放置于底座16上,所述底座16由四根支撑柱17进行支撑。
所述真三轴应力加载装置包括对岩心在x方向、y方向、z方向进行应力加载的压板Ⅲ11、压板Ⅰ12、压板Ⅱ13,三个轴向活塞27,三轴加压泵23、x方向压力传感器20、y方向压力传感器21、z方向压力传感器19,六通耐高压转换接头及耐高压连接管线、三轴应力泄压管线7及泄压水槽8,所述压板Ⅰ12、压板Ⅱ13中心位置开设凹槽32,所述轴向活塞27承压50MPa,所述三轴加压泵23承压50MPa。
所述三轴应力泄压管线7进液端与六通耐高压转换接头其中某通道连接,所述三轴应力泄压管线7出液端放于泄压水槽8内,所述三轴应力泄压管线7出液端末端位置低于泄压水槽8内液面深度。
所述压裂泵注系统包括储液容器Ⅰ1、储液容器Ⅱ6、低流量恒流恒压泵3及耐高压连接管线,所述储液容器Ⅱ6为活塞容器,所述储液容器Ⅰ1与低流量恒流恒压泵3进液端连接,所述低流量恒流恒压泵3出液端与储液容器Ⅱ6上端连接,所述储液容器Ⅱ6下端与岩心试件15上表面压裂管端口通过耐高压进液管线连接。
所述低流量恒流恒压泵3最大流速10ml/min,所述低流量恒流恒压泵3压力波动偏差0.01MPa。
所述压裂管进液端端口与储液容器Ⅱ6连接管线上设有压力传感器Ⅳ9,所述压裂管进液端端口与储液容器Ⅱ6出液管线采用双母接头30连接。
所述耐高压进液管线出液端与压裂管端口通过双母接头30连接,所述耐高压进液管线出口端外表面与双母接头30内腔上端内表面采用螺纹连接密封,所述耐高压进液管线出口端端面与双母接头30内腔上端面采用铜垫圈31端面密封。
所述储液容器Ⅰ1与低流量恒流恒压泵3进液端连接管线上设开关阀门Ⅰ2,所述低流量恒流恒压泵3出液端与储液容器Ⅱ6上端连接管线上设开关阀门Ⅱ5、泄压阀,所述泄压阀连接泄压管线7至泄压水槽8,所述泄压管线7末端低于泄压水槽8液面深度。
所述压裂管柱模拟系统包括带模拟射孔孔眼的压裂管,所述压裂管与岩心试件15密封外径φ13mm,所述压裂管管内液体流动内径φ2mm,所述压裂管材质为0Cr18Ni9。
所述压裂管进液端端口外表面与双母接头30内表面采用螺纹密封,所述压裂管进液端端口前端与双母接头30内腔端面采用铜垫圈31端面密封。
所述应力应变测试系统包括应力应变花18、DH3820高速静态应变数据采集仪,所述应力应变花18放置于壳体内腔2个凹槽32及压板3个凹槽32内,所述应力应变花18与岩心试件15除z轴方向上表面外其余5个表面贴合。
所述自动控制及数据采集分析系统包括计算机及数据连接线,所述自动控制及数据采集分析系统与低流量恒流恒压泵3、三轴加压泵23、应力应变测试系统连接。
这种多裂缝三维空间诱导应力测试装置的使用步骤如下:
1) 对页岩目标储层钻井取心,将岩样加工为80mm×80mm×100mm长方体岩心试件15。于岩心试件15任一表面中部钻取尺寸为φ14mm×70mm的圆形孔洞,孔洞下端30mm空间为钻井井眼裸眼段预留;
2) 模拟压裂管下端钻孔形成模拟射孔孔眼,采用60°相位角螺旋布孔或定向布孔模式,孔眼直径2mm,孔眼总数可变。在压裂管模拟射孔孔眼上部外表面加工形成螺纹以使压裂管与岩心钻孔内壁粘结效果更好;
3) 将带模拟射孔孔眼的压裂管外表面(不包括孔眼位置)均匀涂抹高强度柔性环氧树脂胶以防压裂泵注时压力过高液体从压裂管与钻孔间歇窜流导致泄压,随后放入岩心已钻成圆形孔洞裸眼段上方位置;
4) 将5个应力应变花18放入压板Ⅰ、压板Ⅱ、压板Ⅲ及壳体内腔预置凹槽32内,然后将带模拟压裂管得岩心试件15置于壳体内岩心夹持器中;
5) 依次连接储液容器Ⅰ1、低流量恒流恒压泵3、储液容器Ⅱ6与压裂管上端裸露部分;
6) 开启六通转换接头22x方向阀门,加载x方向模拟应力完成后关闭六通转换接头22x方向阀门;开启六通转换接头22y方向阀门,加载x方向模拟应力完成后关闭六通转换接头22y方向阀门;开启六通转换接头22z方向阀门,加载x方向模拟应力完成后关闭六通转换接头22z方向阀门,通过x方向、y方向、z方向活塞对岩心试件15进行应力加载以模拟储层三轴应力条件;
7) 开启开关阀门Ⅰ2、开关阀门Ⅱ5,启动低流量恒流恒压泵3,向压裂管中注入压裂液,并观察在一定三轴应力条件下岩心试件15出液情况,标定岩心试件15裂缝贯通注入排量V1,后期实验时在三轴应力条件相当时泵注排量应小于岩心试件15裂缝贯通注入排量V1。
8) 在三轴应力条件一定情况下以小于岩心试件15裂缝贯通注入排量V1向压裂管注入压裂液体,实验全程监测记录注入端压力。当液体进入岩心试件15后将在岩体内部产生人工水力裂缝并延伸扩展,在裂缝延伸扩展中裂缝周围岩体受缝内流体压力挤压将产生诱导应力,通过岩心试件15表面应力应变花18对诱导应力产生情况进行记录分析,最终得到裂缝延伸扩展过程中岩体某位置三轴方向诱导应力形成结果。
9) 当岩心试件15出液后,判断实验结束,保存计算机采集记录数据,关闭低流量恒流恒压泵3,确定压裂管注入端压力为零;同时开启三轴应力泄压管线7六通控制阀门,分别卸载岩心试件15三个方向上的夹持压力。
Claims (10)
1.一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:包括带有自动控制及数据采集分析装置(26)的岩心夹持模拟装置,岩心夹持模拟装置上设置有用于对岩心加载应力的真三轴应力加载装置、用于向岩心夹持模拟装置中泵液的压裂泵注装置、用于将泵液注入岩心样品中部的压裂管柱模拟装置和用于采集岩心应力数据的应力应变测试装置,且所述真三轴应力加载装置、压裂泵注装置、压裂管柱模拟装置和应力应变测试装置均与自动控制及数据采集分析装置(26)相连。
2.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述真三轴应力加载装置包括分别用于对岩心的x方向、y方向和z方向进行应力加载的压板Ⅰ(12)、压板Ⅱ(13)和压板Ⅲ(11);所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ分别连接有x方向压力传感器(20)、y方向压力传感器(21)和z方向压力传感器(19),且压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ均连接有轴向活塞(27),所述轴向活塞(27)与加压泵(23)连接。
3.如权利要求2所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ所连接的轴向活塞(27)均通过耐高压转换接头与同一个加压泵(23)相连,且连接管路为耐高压管线,所述耐高压转换接头还通过应力泄压管线(7)连接有泄压水槽(8);所述压板Ⅰ、压板Ⅱ中心位置开设有用于放置应力应变花(18)的凹槽(32)。
4.如权利要求2或3所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述岩心夹持模拟装置包括带有底座(16)的壳体,所述壳体中设置有矩形的岩心放置室,所述底座(16)的底部设置有用于支撑的支撑柱(17),所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ对应设置在岩心放置室的腔体外侧,所述岩心放置室未对应有所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ的内腔内表面中心位置均开设有凹槽(32)。
5.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述压裂管柱模拟装置包括带有模拟射孔孔眼的压裂管,所述压裂管设置在所述岩心放置室中且位于岩心试件(15)的上表面,测试时压裂管与岩心试件(15)密封外径φ13mm,压裂管管内液体流动内径φ2mm,压裂管材质为0Cr18Ni9不锈钢。
6.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述压裂泵注装置包括通过耐高压管线连接的储液容器Ⅰ(1)、储液容器Ⅱ(6)和低流量恒流恒压泵(3);所述储液容器Ⅰ(1)与低流量恒流恒压泵(3)进液端连接,所述低流量恒流恒压泵(3)出液端与储液容器Ⅱ(6)上端连接,所述储液容器Ⅱ(6)下端与所述压裂管的端口通过耐高压管线连接。
7.如权利要求6所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述储液容器Ⅱ(6)为活塞缸,所述低流量恒流恒压泵(3)向活塞缸上部泵入液体,活塞缸下部灌有模拟现场用压裂液。
8.如权利要求6或7所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述低流量恒流恒压泵(3)最大流速10ml/min,所述低流量恒流恒压泵(3)压力波动偏差0.01MPa;所述储液容器Ⅱ(6)与压裂管之间的耐高压管线上设有压力传感器Ⅳ(9),且耐高压管线与压裂管进液端端口采用双母接头(30)连接;所述耐高压管线与双母接头(30)连接端的外表面以及双母接头(30)的内腔上端内表面之间采用螺纹连接密封,并且采用铜垫圈(31)端面密封。
9.如权利要求6所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述储液容器Ⅰ(1)与低流量恒流恒压泵(3)进液端之间的耐高压管线上设有开关阀门Ⅰ(2),所述低流量恒流恒压泵(3)出液端与储液容器Ⅱ(6)上端的耐高压管线上设有开关阀门Ⅱ(5)和泄压阀,所述泄压阀通过泄压管线(7)连接泄压水槽(8),所述泄压管线(7)末端低于泄压水槽(8)液面深度。
10.如权利要求1所述的一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置,其特征在于:所述应力应变测试装置包括应力应变花(18)和高速静态应变数据采集仪,优选的如型号为DH3820的高速静态应变数据采集仪,所述应力应变花(18)放置于所述岩心放置室内腔的凹槽(32)及压板Ⅰ和压板Ⅱ中心位置开设的凹槽(32)中;所述自动控制及数据采集分析装置(26)包括计算机及数据连接线,所述自动控制及数据采集分析系统与低流量恒流恒压泵(3)、三轴加压泵(23)、应力应变测试装置连接。
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