专利汇可以提供一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提出一种带CT实时扫描的真三轴 水 力 压裂实验装置,包括真三轴压力室、 支架 、加载装置、 泵 压系统、CT扫描系统及控制/监测装置。真三轴压力室包括盖板和筒体;支架包括顶板、 底板 及立柱,位于CT扫描区内的装置均由 碳 纤维 材料制成;加载装置包括轴压、侧压以及围压加载装置,提供实验所需的轴压、侧压和围压;泵压装置包括注入泵和压裂管控制着实验所需要的水压;CT扫描装置包括CT 放射源 和CT探测器,实时观察试件内部变化;监测/控制装置包括声发射 传感器 、微震传感器以及 流体 压力传感器 。此外,本发明还公开了一种实验方法,实现了真三轴 应力 下水力压裂与CT扫描的实时配合,对于研究试件的裂隙发育、形态等情况有重要意义,为工程实践提供指导。,下面是一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置及方法专利的具体信息内容。
1.一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其主要由:真三轴压力室、支架、加载装置、泵压系统、CT扫描系统及控制/监测装置组成,其中:
所述支架由顶板、底板以及4根立柱组成,顶板底板中心设有中心孔,顶板和底板内侧面的中心位置处焊接有加载室底座,顶板和底板由立柱连接,并由螺栓固定;
所述真三轴压力室包括盖板和筒体,筒体在两侧同一高度水平位置开设有圆孔,圆孔外侧处连接有侧压加载装置,底部开设中心孔,下加载室活塞压杆通过此处延伸至筒内;筒体下部位置上设有排油口,筒体与盖板之间有O型圈提供密封,且在筒体上端周围开设有螺栓孔,链接筒体与盖板;
所述盖板上预设有进油口,与排油口配合使用,提供实验条件所需的围压,盖板中间位置开设有中心孔,上加载室活塞压杆通过中心孔延伸至筒内;
所述加载装置包括轴压加载室、侧压加载室和围压加载装置;所述的轴向加载室安置于支架顶板、底板所焊接的加载室底座处;所述轴压加载室包括上压力室、下压力室、上压柱、下压柱、上压头、下压头,左压力室、右压力室、左压柱、右压柱、左压头、右压头以及若干压块、垫片;
所述上(下)、左(右)压力室连接有活塞压柱,活塞压柱前部连接有上(下)、左(右)压头,压头与压块连接,共同配合为试件提供所需实验条件的轴压、侧压,各压块之间有垫片相互隔断,防止出现刚性碰撞,影响实验结果;所述围压加载方式为柔性加载,通过油压泵经上部进液口为实验提供所需围压;
所述泵压系统包括注入泵和压裂管,所述的压裂管置于试件端面的压裂孔内,所述注入泵与压裂管连接,通过泵注压裂液对试件进行压裂;
所述控制/监测装置包括声发射传感器、微震传感器、流体压力传感器,其中:所述声发射传感器置于真三轴加载系统上,用于监测试件的声发射变化,并进行三维声发射定位,用于监测试件内部裂纹的起裂与扩展演化参数;所述微震传感器置于试件的表面,所述流体压力传感器布置于试件内部,用于监测泵流量。
所述CT扫描系统包括位于真三轴实验仪前后两侧的CT放射源和CT探测器组成,能为试件提供实时扫描。
2.根据权利要求1所述的一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其特征在于:
真三轴试验仪前后两侧方向设有CT放射源和CT探测器,在进行水力压裂实验同时可以进行实时扫描。
3.根据权利要求2所述的一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其特征在于:
真三轴围压加载方式为柔性方式的油压加载,保证了围压加载更为均匀。
4.根据权利要求3所述的一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其特征在于:
所述声发射传感器、微震传感器、流体压力传感器与数据监测装置信号相连接。
5.根据权利要求1或4所述的一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其特征在于:位于扫描区的实验装置配件均是由碳纤维组成,其余部位均采用钢材制成。
6.根据权利要求5所述的一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其特征在于:
为实验环境提供轴向压力的上、下压力室均固定于顶板、底板上,较为稳固。
7.根据权利要求6所述的一种带CT实时扫描的真三轴水力压裂实验装置,其特征在于,包括以下实验步骤:
1)加工试件:将所需实验煤/岩样取回,切割尺寸为50mm×50mm×100mm的标准试件,然后在试件端面中心位置处开设压裂孔并将压裂管置于孔内,压裂管上端通过管路注入泵连接;
2)布置感应器:在真三轴压力室上布置多个声发射传感器,在试件表面设置有微震传感器,并将流体压力传感器置于试件内部,所有的传感器均与数据监测装置相连板;
3)施加压力:将制备完善的试件放置好,将轴压、侧压加载系统安装到位,连接注入泵,向压力室中注满液压油、装配盖板;将试件置于压力室中,打开控制/监测装置,设定实验温度,恒定;
4)开始实验:启动注入泵,开始水力压裂实验,通过流体压力传感器监测注入液流量,在加压的同时开启CT实时扫描装置和声发射装置,观测试件内部裂纹扩展、发育变化;
5)实验结束:分析压裂数据和CT扫描结果,对实验结果进行分析,并准备下组实验。
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