CN109387414B - 一种可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置及方法 - Google Patents

一种可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置及方法。该装置包括可调支座、主体框架、旋转推杆、旋转推杆插座、弹簧挂钩孔、弹簧、扳手、模型挡板、模型长宽刻度线、模型高度刻度线、透明玻璃板、水准仪、滚轮。制备水力压裂实验人造试样时，先将整体装置调至水平位置；再用模型挡板上的模型长宽刻度线来确定位置，通过旋转推杆以及扳手，将模型挡板调至指定位置；然后，在三块模型挡板以及主体框架所围成的区域内注入混凝土，通过透明玻璃板观察混凝土高度，当达到目标高度时，停止注入；最后，通过旋转推杆以及扳手松开模型挡板，将水力压裂实验人造试样取出。本装置可精确制作多种尺寸的水力压裂实验人造试样，结构调节灵活。

Description

一种可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置及方法
技术领域
本发明属于石油水力压裂技术领域，涉及一种水力压裂实验人造试样制备装置及其使用方法，尤其是一种可以精确制作多种尺寸的水力压裂实验人造试样制备装置。
背景技术
随着国家优质油气田的开采殆尽，石油工作者逐渐将目光放在了那些品质不好的难动用块区上，以及非常规油气藏。然而这些块区和油藏渗透率低下，要想获得经济效益，进行商业开采，必须要进行水力压裂。
由于深部地层的水力压裂是一个十分复杂的物理过程，由水力压裂所产生的裂缝的实际形态难以直接观察，因此对水力裂缝的扩展机制以及影响裂缝扩展规律的因素的认识是非常有限的。而水力压裂物理模拟实验恰好提供了认识裂缝扩展机制的有效途径。
天然的岩石试样位于地壳深部，不易采集，经济成本大，并且在切割和钻孔的过程中都会造成人为损伤产生新的裂缝，影响最终结果的准确性。而人工试样可以成为很好的替代品，并且成本比天然试样更低廉。而水力压裂试验机多种多样，对人工试样的尺寸要求也不尽相同，有待于出现一种可以制作多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种精准制作做多种尺寸的水力压裂实验人造试样装置，在水力压裂室内实验中，研究人员可以根据不同的实验需要以及试验机型号来选择制作不同尺寸的人造试样。避免了多个模型模具浪费实验室空间以及材料。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是，一种可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置，包括可调支座、主体框架、三个旋转推杆、三个旋转推杆插座、弹簧挂钩孔、三组弹簧、扳手、三块模型挡板、模型长宽刻度线、模型高度刻度线、透明玻璃板、水准仪、滚轮；所述的主体框架中的一面与三块模型挡板共同构成了一个四面紧密连接的空间；所述的主体框架的另外三面上各设置一个旋转推杆插孔，旋转推杆插孔的中轴线与所在侧面垂直，旋转推杆插孔的内部螺纹与旋转推杆的外部螺纹相吻合，旋转推杆通过与旋转推杆插孔螺纹连接安装到主体框架上；所述主体框架的底座四个角上设有四个可调支座，底座上可调支座插孔的内部螺纹与可调支座的外部螺纹相吻合，可调支座通过可调支座插孔安装到主体框架上，四个可调支座插孔中轴线与主体框架的底座垂直，用于调节主体框架高度及水平状态；所述的主体框架上设有水准仪，用于核对整体装置是否处于水平状态；所述的主体框架的一侧面设有透明玻璃板，用于观察水力压裂实验人造试样的高度；透明玻璃板上设有模型高度刻线，用于确定水力压裂实验人造试样的高度；所述的旋转推杆上设有扳手插孔，用以将扳手固定在旋转推杆上，扭转扳手推进旋转推杆；所述的每个旋转推杆插座上设有四个滚轮、一个弹簧挂钩孔和一个旋转推杆接口；旋转推杆接口允许对应的旋转推杆在其中自由转动，并且旋转推杆接口的中轴线垂直于旋转推杆插座；每组弹簧的两端分别连接在模型挡板和旋转推杆插座上的两个弹簧挂钩孔上，作用为保证模型挡板之间，以及模型挡板与主体框架之间始终处于密闭状态；所述的模型挡板上设有模型长宽刻度线、一个弹簧挂钩孔以及两个旋转推杆插座轨道；所述的旋转推杆插座轨道允许滚轮在其内部自由滚动。
优选地，所述的主体框架的四个侧面及底面应有足够的光滑度，平整度，刚度。
优选地，所述的主体框架的四个侧面应与主体框架的底面，以及主体框架的四个侧面之间应足够垂直。
优选地，所述的三个旋转推杆插孔中轴线应与主体框架的三个侧面足够垂直。
优选地，所述的四个可调支座插孔中轴线应与主体框架的底座足够垂直。
优选地，所述的三个模型挡板上部应含有刻度线，用以确定模型尺寸。
优选地，所述的两个旋转推杆插座轨道之间应足够平行，并尽量靠近模型挡板中心。
优选地，所述的弹簧挂钩孔应尽量靠近模型挡板中心，并位于两个旋转推杆插座轨道的外侧。
优选地，所述的旋转推杆应具有足够的刚度抵御变形。
优选地，所述的旋转推杆接口中轴线应与旋转推杆插座足够的垂直。
上述可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置的使用方法，包括如下步骤：
步骤一，通过水准仪以及可调支座将整体装置调至水平位置；
步骤二，根据实验需要，用模型挡板上的模型长宽刻度线来确定位置，通过旋转推杆以及扳手，将模型挡板调至指定位置；
步骤三，在三块模型挡板以及主体框架一面所围成的区域内铺置透明塑料纸，以防止混凝土与装置凝固在一起；
步骤四，往三块模型挡板以及主体框架一面所围成的区域内缓慢注入混凝土，并通过透明玻璃板时刻观察混凝土高度，当混凝土高度达到目标高度时，停止注入混凝土；
步骤五，待混凝土凝固，通过旋转推杆以及扳手松开模型挡板，将水力压裂实验人造试样取出。
综上所述，本发明相对于现有装置及技术，具有结构调节灵活，制作的水力压裂实验人造试样更加精准，有效满足研究人员实验需求等有益效果。
附图说明
图1为本发明的整体装置俯视图；
图2为本发明的整体装置正视图；
图3为本发明的整体装置左视图；
图4为本发明的模型围板正视图；
图5为本发明的模型围板左视图；
图6为本发明的旋转推杆插座正视图；
图7为本发明的旋转推杆插座左视图；
图8为本发明的旋转推杆插座右视图；
图中：1扳手插孔；2可调支座；3主体框架；4旋转推杆；5旋转推杆插座；6弹簧挂钩孔；7弹簧；8扳手；9模型挡板；10模型长宽刻度线；11模型高度刻度线；12透明玻璃板；13水准仪；14旋转推杆插孔；15旋转推杆插座轨道；16滚轮；17旋转推杆接口。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
实施例：如图1-8所示，一种可制作多种尺寸水力压裂实验人造试样制备装置，包括：主体框架3，可调支座2，扳手8，旋转推杆4，旋转推杆插座5，弹簧7，模型挡板9，透明玻璃板12，水准仪13。
所述的主体框架3上含有三个旋转推杆插孔14，旋转推杆插孔14的中轴线与所在侧面垂直，旋转推杆插孔14的内部螺纹与旋转推杆4的外部螺纹相吻合，旋转推杆4通过旋转推杆插孔14安装到主体框架3上；
所述的主体框架3上含有四个可调支座2，可调支座插孔的内部螺纹与可调支座2的外部螺纹相吻合，可调支座2通过可调支座插孔安装到主体框架3上，四个可调支座插孔中轴线与主体框架的底座垂直。
所述的主体框架3上含有水准仪13，用以核对整体装置是否处于水平状态。
所述的主体框架3上含有透明玻璃板12，用以观察水力压裂实验人造试样的高度。
所述的透明玻璃板12上含有模型高度刻线11，用以确定水力压裂实验人造试样的高度。
所述的可调支座2上含有螺纹，用以安装在可调支座插孔上，并有调节主体框架高度的作用。
所述的旋转推杆4上含有螺纹以及扳手插孔1，螺纹用以安装在旋转推杆插孔14上，并有调节玻璃挡板12的作用，扳手插孔1用以安装扳手8。
所述的扳手8通过扳手插孔1安装到螺旋推杆4上，用以推进螺旋推杆。
所述的旋转推杆插座5上含有四个滚轮16，一个弹簧挂钩孔6，一个旋转推杆接口17。
所述的旋转推杆接口17允许旋转推杆4在其中自由转动，并且旋转推杆接口17的中轴线垂直于旋转推杆插座5。
所述的弹簧7连接在模型挡板9和旋转推杆插座5上的两个弹簧挂钩孔6上，作用为保证模型挡板9之间，以及模型挡板9以及主体框架3之间始终处于紧闭状态。
所述的模型挡板9上含有模型长宽刻度线10，弹簧挂钩孔6以及两个旋转推杆插座轨道15。
所述的推杆插座轨道15允许滚轮16在其内部自用滚动。
使用时，其具体步骤包括：
步骤一，通过水准仪13以及可调支座2将整体装置调至水平位置；
步骤二，根据模型长宽刻度线10，通过旋转推杆4以及扳手8，将模型挡板9调至30cm位置；
步骤三，在三块模型挡板9以及主体框架3所围成的区域内铺置透明塑料纸，以防止混凝土与装置凝固在一起；
步骤四，往三块模型挡板9以及主体框架3所围成的区域内缓慢注入混凝土，并通过透明玻璃板12时刻观察混凝土高度，当混凝土高度达到30cm时，停止注入混凝土；
步骤五，待混凝土凝固，通过旋转推杆4以及扳手8松开模型挡板，将水力压裂实验人造试样取出。
上面对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (2)

1.一种可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置，其特征在于，包括可调支座(2)、主体框架(3)、三个旋转推杆(4)、三个旋转推杆插座(5)、弹簧挂钩孔、三组弹簧(7)、扳手(8)、三块模型挡板、模型长宽刻度线(10)、模型高度刻度线(11)、透明玻璃板(12)、水准仪(13)、滚轮(16)；所述的主体框架(3)中的一面与三块模型挡板共同构成了一个四面紧密连接的空间；所述的主体框架(3)的另外三面上各设置一个旋转推杆插孔，旋转推杆插孔的中轴线与所在侧面垂直，旋转推杆插孔的内部螺纹与旋转推杆的外部螺纹相吻合，旋转推杆通过与旋转推杆插孔螺纹连接安装到主体框架(3)上；所述主体框架的底座四个角上设有四个可调支座(2)，底座上可调支座插孔的内部螺纹与可调支座的外部螺纹相吻合，可调支座通过可调支座插孔安装到主体框架上，四个可调支座插孔中轴线与主体框架的底座垂直，用于调节主体框架高度及水平状态；所述的主体框架上设有水准仪(13)，用于核对整体装置是否处于水平状态；所述的主体框架的一侧面设有透明玻璃板(12)，用于观察水力压裂实验人造试样的高度；透明玻璃板(12)上设有模型高度刻线(11)，用于确定水力压裂实验人造试样的高度；所述的旋转推杆上设有扳手插孔，用以将扳手固定在旋转推杆上，扭转扳手推进旋转推杆；所述的每个旋转推杆插座(5)上设有四个滚轮、一个弹簧挂钩孔和一个旋转推杆接口；旋转推杆接口允许对应的旋转推杆在其中自由转动，并且旋转推杆接口的中轴线垂直于旋转推杆插座；每组弹簧的两端分别连接在模型挡板和旋转推杆插座上的两个弹簧挂钩孔上，作用为保证模型挡板之间，以及模型挡板与主体框架之间始终处于密闭状态；所述的模型挡板上设有模型长宽刻度线、一个弹簧挂钩孔以及两个旋转推杆插座轨道；所述的旋转推杆插座轨道允许滚轮在其内部自由滚动。
2.权利要求1所述的可制备多种尺寸水力压裂实验人造试样的装置的使用方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一，通过水准仪以及可调支座将整体装置调至水平位置；
步骤二，根据实验需要，用模型挡板上的模型长宽刻度线来确定位置，通过旋转推杆以及扳手，将模型挡板调至指定位置；
步骤三，在三块模型挡板以及主体框架一面所围成的区域内铺置透明塑料纸，以防止混凝土与装置凝固在一起；
步骤四，往三块模型挡板以及主体框架一面所围成的区域内缓慢注入混凝土，并通过透明玻璃板时刻观察混凝土高度，当混凝土高度达到目标高度时，停止注入混凝土；
步骤五，待混凝土凝固，通过旋转推杆以及扳手松开模型挡板，将水力压裂实验人造试样取出。
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