煤層液態(tài)CO₂壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種煤層液態(tài)CO2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，該裝置包括液態(tài)CO2泵注系統(tǒng)、壓裂模擬試塊、壓裂試件裝載體、壓裂參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、壓裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和滲透率測(cè)試系統(tǒng)；所述液態(tài)CO2泵注系統(tǒng)包括杜瓦瓶和液態(tài)CO2柱塞泵，所述壓裂模擬試塊由原煤試塊或者相似模擬材料制作而成，所述壓裂試件裝載體包括試件裝載框、入口法蘭連接盤(pán)和出口法蘭連接盤(pán)；所述壓裂參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括流量計(jì)和壓力表。本發(fā)明可以研究煤體或相似材料的力學(xué)參數(shù)、注液壓力與壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的關(guān)系，CO2壓裂條件下煤體裂隙數(shù)量及形態(tài)與壓裂參數(shù)的響應(yīng)關(guān)系，以及不同壓裂參數(shù)下裂縫擴(kuò)展引起的透氣性的量化表征關(guān)系。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
煤層液態(tài)C〇2壓裂増透實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，屬于煤礦井下安全開(kāi)采，具體設(shè)及一種煤層液態(tài) C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)95 %的煤礦生產(chǎn)是井工開(kāi)采，由于井工開(kāi)采條件復(fù)雜性，作業(yè)環(huán)境惡劣、致災(zāi) 因子多。"高儲(chǔ)低滲"是我國(guó)煤層賦存的普遍特征，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)50% W上的礦井為高瓦斯礦 井或者煤與瓦斯突出礦井，運(yùn)其中95% W上的礦井開(kāi)采煤層又屬于低滲透性性煤層。研究 表明：我國(guó)煤層滲透率在0.002血~16.17血之間，滲透率小于ImD的煤層占到已探明煤層資 源總量的72%，運(yùn)給礦井煤層瓦斯的治理及煤層氣資源的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了技術(shù)難題。
[0003] 經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，水力壓裂、水力割縫、深孔爆破等技術(shù)在改造地層應(yīng)力、 擴(kuò)大卸壓范圍、增加煤層透氣性等方面的研究取得了一定成果，但是運(yùn)些技術(shù)在應(yīng)用工藝 及適用范圍方面還存在一定問(wèn)題。例如水力壓裂技術(shù)在注水過(guò)程中易于形成一條或幾條垂 直于最小水平主應(yīng)力的人工裂縫，裂隙數(shù)目少;炸藥爆破預(yù)裂技術(shù)存在裂隙半徑小，爆破后 孔壁嚴(yán)重破碎跨塌，易形成殘余壓力區(qū)"應(yīng)力籠區(qū)"，降低了煤巖層的滲透率，且其爆破工藝 復(fù)雜，保護(hù)距離不足，施工過(guò)程易引起其它次生災(zāi)害。
[0004] 基于W上分析，現(xiàn)行的煤層人工裂隙改造技術(shù)在應(yīng)用工藝方面存在各自局限性， 不能很好的滿足礦井安全生產(chǎn)，探索一種更經(jīng)濟(jì)有效的改造煤層滲透性的新技術(shù)，煤層區(qū) 域致裂增加煤層透氣性系數(shù)，對(duì)提高礦井安全生產(chǎn)效率十分必要。煤層液態(tài)C〇2壓裂改造技 術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，在煤層液態(tài)C〇2壓裂增透試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，裂縫擴(kuò)展形態(tài)在煤巖體內(nèi)部 無(wú)法觀測(cè)，壓裂裂縫的擴(kuò)展與壓裂液壓力、應(yīng)力場(chǎng)、煤體力學(xué)性質(zhì)等的關(guān)系研究必須借助于 相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)模擬煤層壓裂過(guò)程實(shí)驗(yàn)，可W對(duì)裂縫起裂及擴(kuò)展延伸過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 并根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)指標(biāo)推斷壓裂增透效果。開(kāi)展煤層液態(tài)C〇2壓裂過(guò)程理論研究，掌握 煤層壓裂過(guò)程參數(shù)及縫擴(kuò)展規(guī)律，需要建立壓裂實(shí)驗(yàn)臺(tái)并開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種煤層液態(tài)C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置及其實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)煤樣壓裂增 透過(guò)程的壓力、流量、溫度、應(yīng)變及煤體試塊滲透性的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握煤層壓裂過(guò)程參數(shù)，判 定裂隙擴(kuò)展規(guī)律。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] 煤層液態(tài)C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置，包括液態(tài)C〇2累注系統(tǒng)、壓裂模擬試塊，壓裂試件 裝載體，壓裂參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，壓裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和滲透率測(cè)試系統(tǒng)；
[000引所述液態(tài)C02累注系統(tǒng)包括杜瓦瓶和液態(tài)C02柱塞累，杜瓦瓶為整個(gè)壓裂實(shí)驗(yàn)過(guò)程 提供壓裂液，液態(tài)C02柱塞累作為壓裂過(guò)程的動(dòng)力設(shè)備對(duì)液態(tài)C02進(jìn)行壓力及流量輸出，通過(guò) 耐高壓低溫管路進(jìn)入壓裂煤體試塊進(jìn)行壓裂實(shí)驗(yàn)，壓裂過(guò)程對(duì)壓裂試件及實(shí)驗(yàn)區(qū)域環(huán)境參 數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；
[0009] 所述壓裂模擬試塊由原煤試塊或者相似模擬材料制作而成，人工現(xiàn)場(chǎng)采集大體積 原煤試塊進(jìn)行手動(dòng)切割加工成壁面光滑、直徑為〇4皿、長(zhǎng)度Lmm的圓柱體試塊;或者采用相 似材料在標(biāo)準(zhǔn)模具中加工一次成型為直徑為? Amm、長(zhǎng)度Lmm的圓柱體試塊。
[0010] 所述壓裂試件裝載體包括試件裝載框、入口法蘭連接盤(pán)和出口法蘭連接盤(pán)，所述 試件裝載框、入口法蘭連接盤(pán)和出口法蘭連接盤(pán)均采用耐低溫(-50°C)高壓(大于50MPa)的 材料制成，試件裝載框?yàn)閮?nèi)徑O Amm、長(zhǎng)度Lmm的圓柱體形狀，兩端設(shè)置入口法蘭連接盤(pán)和出 口法蘭連接盤(pán)，并在周邊等間距布置N個(gè)O Cmm的螺桿連接孔;試件裝載框的壁面設(shè)置直徑 O Dmm的監(jiān)測(cè)光纖光柵引出口；入口法蘭連接盤(pán)直徑O Bmm，中間預(yù)留孔徑為O Emm的小孔， 安裝對(duì)應(yīng)尺寸的快速接頭，作為C〇2輸送管路進(jìn)入壓裂試件的入口，周邊等間距布置N個(gè)(6 Cmm的螺桿連接孔，并與試件裝載框入口連接；出口法蘭連接盤(pán)直徑OBmm，中間預(yù)留孔徑為 OEmm的小孔，安裝對(duì)應(yīng)尺寸的快速接頭，作為氣流出口，周邊等間距布置N個(gè)(6Cmm的螺桿 連接孔，并與試件裝載框出口連接。
[0011] 所述壓裂參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括流量計(jì)和壓力表，流量計(jì)采用耐低溫高壓的滿輪流量 計(jì)，有效量程為0~化A，分辨率為0.5%;壓力表采用耐低溫高壓量程為0~50MPa的壓力 表，分辨率為0.5%。
[0012] 所述壓裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光纖光柵解調(diào)儀和電腦，光纖光柵調(diào)制解調(diào)儀選用8 通道進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度± 5pm，接口為RS232/RS485/USB通信；選用內(nèi)存大于512M的電腦， 實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。
[0013] 所述滲透率測(cè)試系統(tǒng)包括壓縮空氣瓶、壓力表和量杯，空氣瓶選用壓力大于 0.5M化、容積大于20L的耐壓鋼瓶，壓力表為兩個(gè)，用于滲透率測(cè)試過(guò)程中壓裂試件裝載體 入口和出口管路中的壓力，量杯選擇量程大于化，采用排水法測(cè)量通過(guò)試件的空氣體積。
[0014] 上述煤層液態(tài)C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)方法，包括W下步驟：
[0015] 實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程包括壓裂前試件表面裂隙觀測(cè)并記錄^試件處理及安裝^第一次 滲透率測(cè)試^壓裂實(shí)驗(yàn)及溫度、應(yīng)變測(cè)試^第二次滲透率測(cè)試^取出試件觀測(cè)表面裂隙及 剖面裂隙數(shù)量及形態(tài)，具體如下：
[0016] S1、對(duì)壓裂前試件表面裂隙進(jìn)行觀測(cè)，統(tǒng)計(jì)裂隙分布數(shù)量及位置，并進(jìn)行原始裂隙 素描記錄；
[0017] S2、將制作好的試件表面打磨光滑，在試件表面等間距布置=根光纖光柵，將其一 端通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線出口與光纖光柵采集儀相連接;然后在試件表面涂抹密封膠體，將其置于 裝載框體內(nèi)，保證試件與裝載框體的密封性，并分別將入口法蘭連接盤(pán)、出口法蘭連接盤(pán)與 試件裝載框的兩端連接；
[0018] S3、打開(kāi)空氣瓶，入口壓力調(diào)節(jié)至0.2M化左右，出口管路壓力表，記錄兩個(gè)壓力表 的壓力值，同時(shí)用量杯測(cè)試5min時(shí)間內(nèi)的排氣量，計(jì)算壓裂前試件滲透率；
[0019] S4、關(guān)閉空氣瓶，開(kāi)啟液態(tài)C〇2柱塞累，調(diào)節(jié)注入壓力及流量，開(kāi)始向試件內(nèi)部壓注 液態(tài)C〇2，同時(shí)打開(kāi)光纖光柵解調(diào)儀采集溫度及應(yīng)變量；
[0020] S5、壓裂結(jié)束后持續(xù)觀測(cè)溫度及應(yīng)變量，待溫度恢復(fù)至室溫，且應(yīng)變值不再變化， 開(kāi)始第二次測(cè)量試件滲透率，方法與步驟3相同；
[0021] S6、第二次滲透率測(cè)試完成后，取出壓裂試件，觀測(cè)試件表面裂隙并記錄，然后將 試件沿直徑剖開(kāi)為兩半，觀測(cè)內(nèi)部裂隙數(shù)量及形態(tài)，采用素描法繪制裂隙分布圖。
[0022] 本發(fā)明具有W下有益效果：
[0023] 可W研究煤體或相似材料的力學(xué)參數(shù)、注液壓力與壓裂裂縫擴(kuò)展規(guī)律的關(guān)系，0)2 壓裂條件下煤體裂隙數(shù)量及形態(tài)與壓裂參數(shù)的響應(yīng)關(guān)系，W及不同壓裂參數(shù)下裂縫擴(kuò)展引 起的透氣性的量化表征關(guān)系。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為煤層液態(tài)C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)示意圖；
[002引圖2為本發(fā)明實(shí)施例中壓裂試件裝載體結(jié)構(gòu)；
[0026] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中入口法蘭連接盤(pán)正視圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中入口法蘭連接盤(pán)側(cè)視圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中出口法蘭連接盤(pán)正視圖；
[0029] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中出口法蘭連接盤(pán)側(cè)視圖；
[0030] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中試件的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 圖中，1-C02杜瓦瓶;2-C02壓裂累;3-閥n ; 4-入口壓力表;5-入口流量計(jì);6-連接螺 桿;7-密封膠;8-壓裂管;9-壓裂試件；10-壓縮空氣瓶；11-快速接頭；12-監(jiān)測(cè)導(dǎo)線；13-量 杯；14-水；15-光纖光柵調(diào)制解調(diào)儀；16-電腦；17-監(jiān)測(cè)導(dǎo)線出口 18-螺桿連接孔；19-C02入 口； 20-快速接頭;21-排氣出口； 22-排氣管路;23-試件裝載體;24-C02輸送管路;25-金屬卡 套；26-入口法蘭連接盤(pán);27-出口法蘭連接盤(pán);28-出口壓力表;29-出口流量計(jì)；30-光纖光 柵。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步 詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā) 明。
[0033] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種煤層液態(tài)C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置，包括J/W- 2/20型柱塞累2、G2-30液態(tài)C〇2杜瓦瓶1、圓柱煤體試塊9、試件碳鋼裝載系統(tǒng)23、壓裂參數(shù)監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)、壓裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)15和滲透率測(cè)試系統(tǒng)，
[0034] 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間輸送液態(tài)C〇2時(shí)采用外徑為?6mm壁厚Imm的304不繡鋼管24,管路之 間采用內(nèi)徑為? 6mm的金屬卡套25。
[0035] 現(xiàn)場(chǎng)采集煤樣進(jìn)行加工為O IOOmm巧OOmm的圓柱形壓裂試塊9,將其表面用砂紙打 磨光滑；
[0036] 如圖2所示，所述壓裂試件裝載系統(tǒng)23采用45#碳鋼加工制作，裝載體為內(nèi)徑? 100mm、長(zhǎng)度200mm的圓柱體形狀，兩端設(shè)置法蘭連接頭，連接盤(pán)直徑為O 150mm，并在周邊等 間距布置8個(gè)?6mm的螺桿連接孔6;裝載體壁面設(shè)置直徑OlOmm的監(jiān)測(cè)光纖光柵引出口 17;
[0037] 如圖3-圖4所示，入口法蘭連接盤(pán)直徑O 150mm，中間預(yù)留孔徑為O 6mm的小孔19， 安裝對(duì)應(yīng)尺寸的快速接頭20，作為C〇2輸送管路進(jìn)入壓裂試件的入口，周邊等間距布置8個(gè) O 6mm的螺桿連接孔18，并與試件裝載體23入口連接；
[003引如圖5-圖6所示，出口法蘭連接盤(pán)27直徑巫150mm，中間預(yù)留孔徑為巫6mm的小孔， 安裝對(duì)應(yīng)尺寸的快速接頭11，作為壓裂試件氣流的出口，周邊等間距布置8個(gè)?6mm的螺桿 連接孔6，并與試件裝載體23出口連接。
[0039] 如圖1所示，選用量程50M化的YNXC100型電接點(diǎn)壓力表4,量程為O-SOMPa,分辨率 為0.5% ;采用LWGY9012型液體滿輪流量計(jì)5，有效量程為0-化A，分辨率為0.2%。
[0040] 采用GM8037高分辨率光纖光柵傳感器解調(diào)儀15，測(cè)量精度± 5pm，接口采用USB通 信;選用內(nèi)存大于聯(lián)想X250電腦16,實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。
[0041] 如圖7所示，試件9表面等間距布置3根光纖光柵29,并用密封膠固定，通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo) 線出口 17引出并與光纖光柵解調(diào)儀15連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件9壁面溫度及應(yīng)變的監(jiān)測(cè)。
[0042] 本發(fā)明所提供的煤層液態(tài)C〇2壓裂增透實(shí)驗(yàn)方法，如下：
[0043] 步驟1、壓裂前試件9表面裂隙觀測(cè)并記錄:對(duì)壓裂前試件9表面裂隙進(jìn)行觀測(cè)，統(tǒng) 計(jì)裂隙分布數(shù)量及位置，并進(jìn)行原始裂隙素描記錄；
[0044] 步驟2、試件處理及安裝:將制作好的試件9表面打磨光滑，在試件9表面等間距布 置=根光纖光柵，將其一端通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線出口 17與光纖光柵采集儀15相連接;在試件表面 涂抹密封膠體7，保證試件與裝載體23的密封性，分別將入口法蘭連接盤(pán)26、出口法蘭連接 盤(pán)27與試件裝載體23的兩端連接；
[0045] 步驟3、第一次滲透率測(cè)試:打開(kāi)空氣瓶10，調(diào)節(jié)入口管路壓力表4至0.2MPa左右， 觀測(cè)出口管路壓力表28,記錄兩個(gè)壓力表的壓力值Pi、P2,待壓力穩(wěn)定后，用量杯13測(cè)試T時(shí) 間內(nèi)的排氣量Q，計(jì)算壓裂前試件滲透率K;
[0046] 步驟4、壓裂實(shí)驗(yàn)及溫度、應(yīng)變測(cè)試:關(guān)閉空氣瓶10,開(kāi)啟液態(tài)C〇2柱塞累2,調(diào)節(jié)注 入壓力及流量，開(kāi)始向試件內(nèi)部壓注液態(tài)C〇2，同時(shí)打開(kāi)光纖光柵采集儀15開(kāi)始溫度及應(yīng)變 量采集；
[0047] 步驟5、第二次滲透率測(cè)試:壓裂結(jié)束后持續(xù)觀測(cè)溫度及應(yīng)變量，待溫度恢復(fù)至室 溫，且應(yīng)變值不再變化，開(kāi)始第二次測(cè)量試件滲透率，方法與步驟3相同；
[0048] 步驟6、壓裂后試件表面裂隙及剖面裂隙數(shù)量、形態(tài)觀測(cè)：第二次滲透率測(cè)試完成 后，取出壓裂試件9，觀測(cè)試件表面裂隙并記錄，然后將試件沿直徑剖開(kāi)為兩半，觀測(cè)內(nèi)部裂 隙數(shù)量及形態(tài)，采用素描法繪制裂隙分布圖。
[0049] 滲透性系數(shù)根據(jù)下式計(jì)算：
[(K)加]
[0化1] 式中：K--為滲透率(mD);
[0052] Q--T單位體積（cm3);
[0化3] Pi--進(jìn)口壓強(qiáng)(MPa);
[0化4] P2--出口壓強(qiáng)(MPa);
[0化5] A一一試件橫截面積（cm2);
[0056] L一一試件的長(zhǎng)度（cm);
[0化7] y--流體的粘度系數(shù)(Pa*S)。
[005引 W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 煤層液態(tài)CO2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括液態(tài)CO2栗注系統(tǒng)、壓裂模擬試塊， 壓裂試件裝載體，壓裂參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，壓裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和滲透率測(cè)試系統(tǒng)，所述液態(tài)CO 2 栗注系統(tǒng)包括杜瓦瓶和液態(tài)CO2柱塞栗，杜瓦瓶為整個(gè)壓裂實(shí)驗(yàn)過(guò)程提供壓裂液，液態(tài)〇)2柱 塞栗作為壓裂過(guò)程的動(dòng)力設(shè)備對(duì)液態(tài)CO 2進(jìn)行壓力及流量輸出，通過(guò)耐高壓低溫管路進(jìn)入 壓裂煤體試塊進(jìn)行壓裂實(shí)驗(yàn)，壓裂過(guò)程對(duì)壓裂試件及實(shí)驗(yàn)區(qū)域環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)； 所述壓裂模擬試塊由原煤試塊或者相似模擬材料制作而成，壓裂模擬試塊的直徑為Φ Amm、長(zhǎng)度Lmm的圓柱體試塊； 所述壓裂試件裝載體包括試件裝載框、入口法蘭連接盤(pán)和出口法蘭連接盤(pán)，所述試件 裝載框、入口法蘭連接盤(pán)和出口法蘭連接盤(pán)均采用耐低溫高壓的材料制成，試件裝載框?yàn)?內(nèi)徑Φ Amm、長(zhǎng)度Lmm的圓柱體形狀，兩端設(shè)置入口法蘭連接盤(pán)和出口法蘭連接盤(pán)，并在周邊 等間距布置N個(gè)Φ Cmm的螺桿連接孔； 所述壓裂參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括流量計(jì)和壓力表； 所述壓裂數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括光纖光柵解調(diào)儀和電腦； 所述滲透率測(cè)試系統(tǒng)包括壓縮空氣瓶、壓力表和量杯，空氣瓶選用壓力大于〇.5MPa、容 積大于20L的耐壓鋼瓶，壓力表為兩個(gè)，用于滲透率測(cè)試過(guò)程中壓裂試件裝載體入口和出口 管路中的壓力，量杯選擇量程大于2L，采用排水法測(cè)量通過(guò)試件的空氣體積。2. 如權(quán)利要求1所述的煤層液態(tài)CO2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，試件裝載框的壁面 設(shè)置直徑Φ Dmm的監(jiān)測(cè)光纖光柵引出口；入口法蘭連接盤(pán)直徑Φ Bmm，中間預(yù)留孔徑為Φ E_ 的小孔，安裝對(duì)應(yīng)尺寸的快速接頭，作為CO2輸送管路進(jìn)入壓裂試件的入口，周邊等間距布 置N個(gè)Φ Cmm的螺桿連接孔，并與試件裝載框入口連接；出口法蘭連接盤(pán)直徑Φ Bmm，中間預(yù) 留孔徑為ΦΕπιπι的小孔，安裝對(duì)應(yīng)尺寸的快速接頭，作為氣流出口，周邊等間距布置N個(gè)Φ Cmm的螺桿連接孔，并與試件裝載框出口連接。3. 如權(quán)利要求1所述的煤層液態(tài)CO2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，流量計(jì)采用耐低溫 高壓的渦輪流量計(jì)，有效量程為Ο-FL/h，分辨率為0.5% ;壓力表采用耐低溫高壓量程為0-50MPa的壓力表，分辨率為0.5%。4. 如權(quán)利要求1所述的煤層液態(tài)CO2壓裂增透實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，光纖光柵調(diào)制解調(diào) 儀選用8通道進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量精度± 5pm，接口為RS232/RS485/USB通信;選用內(nèi)存大于512M 的電腦，實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示。5. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的煤層液態(tài)CO2壓裂增透實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下 步驟： 51、 對(duì)壓裂前試件表面裂隙進(jìn)行觀測(cè)，統(tǒng)計(jì)裂隙分布數(shù)量及位置，并進(jìn)行原始裂隙素描 記錄； 52、 將制作好的試件表面打磨光滑，在試件表面等間距布置三根光纖光柵，將其一端通 過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線出口與光纖光柵采集儀相連接;然后在試件表面涂抹密封膠體，將其置于裝載 框體內(nèi)，保證試件與裝載框體的密封性，并分別將入口法蘭連接盤(pán)、出口法蘭連接盤(pán)與試件 裝載框的兩端連接； 53、 打開(kāi)空氣瓶，入口壓力調(diào)節(jié)至0.2MPa左右，出口管路壓力表，記錄兩個(gè)壓力表的壓 力值，同時(shí)用量杯測(cè)試5min時(shí)間內(nèi)的排氣量，計(jì)算壓裂前試件滲透率； 54、 關(guān)閉空氣瓶，開(kāi)啟液態(tài)CO2柱塞栗，調(diào)節(jié)注入壓力及流量，開(kāi)始向試件內(nèi)部壓注液態(tài) CO2，同時(shí)打開(kāi)光纖光柵解調(diào)儀采集溫度及應(yīng)變量； 55、 壓裂結(jié)束后持續(xù)觀測(cè)溫度及應(yīng)變量，待溫度恢復(fù)至室溫，且應(yīng)變值不再變化，開(kāi)始 第二次測(cè)量試件滲透率，方法與步驟3相同； 56、 第二次滲透率測(cè)試完成后，取出壓裂試件，觀測(cè)試件表面裂隙并記錄，然后將試件 沿直徑剖開(kāi)為兩半，觀測(cè)內(nèi)部裂隙數(shù)量及形態(tài)，采用素描法繪制裂隙分布圖。
【文檔編號(hào)】G01N15/08GK105954172SQ201610351521
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月19日
【發(fā)明人】馬礪, 李珍寶, 文虎, 王偉峰, 張嬿妮, 李貝, 王旭, 郭英, 任立峰, 魏高明
【申請(qǐng)人】西安科技大學(xué)