一种轻便、可视的水力压裂试验演示装置

技术领域

本发明属于非常规天然气开采技术领域，具体涉及一种轻便、可视的水力压裂试验演示装置。

背景技术

水力压裂是非常规天然气开采的重要技术，它通过向地下储层注入超过其弹性存储能力的流体，使岩石孔隙发生流体饱和、弹性扩张直至断裂形成裂缝，从而提高储层的孔隙度和渗透性，为了研究水力压裂的作用机制，国内外学者研发了许多水力压裂设备。

目前，我国的水力压裂装置大多是不可视的，压裂过程中的裂缝扩展以及和围压的互相响应都只能通过声发射、应变片等监测手段观察，可能会造成一定的结果误差；并且现有的水力压裂装置太过笨重，试验地点不易改变，在向别人展示水力压裂过程时造成不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种轻便、可视的水力压裂试验演示装置，可实时透明观测水力压裂过程，并且重量轻，移动方便。

一种轻便、可视的水力压裂试验演示装置，包括手压泵(11)、非接触应变监测设备(12)和两个尺寸相同的上承压和下承压板(5)，所述上承压板(6)内部设有上下通透的压裂管(4)通孔(8)，所述上承压板(6)和下承压板(5)之间的边缘设有紧固螺栓(7)，所述上承压板(6)和下承压板(5)内部设有矩形框架(2)，所述矩形框架(2)右侧和前侧设有螺纹孔(9)，所述螺纹孔(9)内部设有T型螺栓构件(1)，所述T型螺栓构件(1)和矩形框架(2)之间设有平板岩石(3)，所述平板岩石(3)中央设有压裂管(4)，所述压裂管(4)通过胶管(10)和手压泵(11)连接，所述非接触应变监测设备(12)位于平板岩石(3)和上承压板(6)上方。

进一步的，所述紧固螺栓(7)数目为4-8个。

进一步的，所述紧固螺栓(7)包括紧固螺纹杆(701)、螺母(702)(702)和垫片(703)，所述紧固螺纹杆(701)下部埋在下承压板(5)中，紧固螺纹杆(701)上部穿过上承压板(6)，螺母(702)和垫片(703)在上承压板上方，并套于紧固螺纹杆(701)上部。

进一步的，所述上下承压板(5)和矩形框架(2)均为透明材质，材料为亚克力。

进一步的，每侧的T型螺栓构件(1)数目为2-4个。

进一步的，所述T型螺栓构件(1)左部为T型把手(101)，中间为螺纹杆(102)，右部为与螺纹杆直径相同的弹簧(103)。

进一步的，所述螺纹孔(9)的内壁设置有内螺纹，所述螺纹杆的外壁设置有外螺纹，且螺纹孔(9)与螺纹杆螺纹连接。

进一步的，所述非接触应变监测设备(12)型号为VIC-3D非接触全场应变测量系统。

进一步的，所述手压泵(11)中部为圆筒状储液筒(1102)，储液筒(1102)内部为活塞(1103)，活塞(1103)左边为连接杆(1104)，连接杆(1104)左接底座(1105)，储液筒(1102)右部为出液嘴(1101)。

本发明的有益效果为：

1、上承压板、下承压板和矩形框架材质为亚克力，可实时透明观测水力压裂过程，并且重量轻，移动方便；

2、上承压板设有放置压裂管的通孔，压裂管从通孔处露出，只需要紧固螺栓上下承压板就会挤压固定框架内的平板岩石，从而达到施加垂直方向围压的效果，可大大减少试验步骤；

3、通过旋进T型螺栓构件，就可以为平板岩石施加两向水平围压，操作简单。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的矩形框架示意图；

图3为本发明的上下承压板和紧固螺栓位置示意图；

图4为本发明的T型螺栓构件示意图；

图5为本发明的平板岩石、压裂管、矩形框架和T型螺栓构件位置示意图；

图6为本发明的手压泵示意图；

图7为本发明的紧固螺栓示意图；

其中：1-T型螺栓构件；2-矩形框架；3-平板岩石；4-压裂管；5-下承压板；6-上承压板；7-紧固螺栓；8-通孔；9-螺纹孔；10-胶管；11-手压泵；101-T型把手；102-螺纹杆；103-弹簧；701-紧固螺纹杆；702-螺母；703-垫片；1101-出液嘴；1102-储液筒；1103-活塞；1104-连接杆；1105-底座。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-7所示，一种轻便、可视的水力压裂试验演示装置，包括手压泵(11)、非接触应变监测设备(12)和两个尺寸相同的上承压板(6)和下承压板(5)，上下承压板(5)的材质是亚克力，亚克力是一种开发较早的重要可塑性高分子材料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性、易染色、易加工、外观优美，在建筑业中有着广泛应用，这样可以清楚的看见水力压裂过程，承压板尺寸均为300mm×250mm×30mm，上承压板(6)内部设有上下通透的压裂管(4)通孔(8)，该通孔(8)是为了将压裂管(4)裸露出来，上承压板(6)和下承压板(5)之间的边缘设有4个紧固螺栓(7)，紧固螺栓(7)包括紧固螺纹杆(701)、螺母(702)和垫片(703)，紧固螺纹杆(701)下部埋在下承压板(5)中，紧固螺纹杆(701)上部穿过上承压板(6)，螺母(702)和垫片(703)在上承压板上方，并套于紧固螺纹杆(701)上部，通过紧固螺母(702)使得上承压板(6)下移，达到施加垂直方向围压的效果，上承压板(6)和下承压板(5)内部设有矩形框架(2)，矩形框架(2)的内空间尺寸为140mm×190mm×40mm，框架厚度为30mm，矩形框架(2)材质同样为亚克力，其作用为反力架，矩形框架(2)右侧设有3个螺纹孔(9)，矩形框架(2)前侧设有2个螺纹孔(9)，螺纹孔(9)内部设有T型螺栓构件(1)，T型螺栓构件(1)左部为T型把手(101)，方便拧进螺纹杆(102)，中间为螺纹杆(102)，用于和螺纹孔(9)连接，右部为与螺纹杆(102)直径相同的弹簧(103)，这样可以施加较大的围压，T型螺栓构件(1)和矩形框架(2)之间设有平板岩石(3)，平板岩石采用相似材料制作而成，水泥和石英砂比例为1：1，平板岩石(3)尺寸为120mm×170mm×40mm，平板岩石(3)中央设有直径为8mm的压裂管(4)，压裂管内部中空，并在中部两侧设有通孔，使得流体从通孔处流入平板岩石内部，压裂管(4)通过胶管(10)和手压泵(11)连接，手压泵(11)中部为圆筒状储液筒(1102)，储液筒(1102)内部为活塞(1103)，活塞(1103)左边为连接杆(1104)，连接杆(1104)左接底座(1105)，储液筒(1102)右部为出液嘴(1101)，试验前先在储液筒中储存流体，如清水作为压裂液，试验过程中，通过挤压底座(1105)，进而挤压活塞(1103)向前运动，再挤压清水从出液嘴(1101)处流出，清水通过胶管(10)运动至压裂管(4)中，在进入到平板岩石(3)内部，非接触应变监测设备(12)位于平板岩石(3)和上承压板(6)上方，非接触应变监测设备(12)为VIC-3D非接触全场应变测量系统，该设备可全覆盖监测岩石的变形，无需画取光栅点，得到水力压裂过程中的应变曲线，操作简单，携带方便。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。