本實用新型涉及頁巖裂縫擴(kuò)展的測試裝置，具體是一種頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置。

背景技術(shù)：

頁巖儲層孔隙度較小、滲透率極低，氣體在儲層巖石中的賦存方式與狀態(tài)多變，常規(guī)的兩翼裂縫已經(jīng)無法滿足頁巖氣的開發(fā)要求，因此，必須探索新的壓裂方式和工藝才能滿足頁巖氣的經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)要求。頁巖儲層天然裂縫和水平層理發(fā)育、巖石脆性大，力學(xué)參數(shù)各向異性強(qiáng)，壓裂過程中天然裂縫附近的巖石可能發(fā)生剪切滑移和拉伸破壞形成復(fù)雜的體積裂縫。因此，需要實用新型一種設(shè)備，該設(shè)備能夠快速、簡便、經(jīng)濟(jì)地評價不同地層或同一地層不同位置的致密儲層巖石的裂縫擴(kuò)展情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型提供了一種頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置，以達(dá)到快速、簡便、經(jīng)濟(jì)地評價致密儲層巖石的裂縫擴(kuò)展情況的目的。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置，頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置包括：樣品容器，具有用于容納巖心樣品的內(nèi)腔，內(nèi)腔設(shè)有向上貫穿樣品容器的過孔，樣品容器的側(cè)壁設(shè)置有側(cè)壁孔；加壓容器，具有容液腔和加壓活塞，容液腔與過孔導(dǎo)通，加壓活塞設(shè)置在容液腔內(nèi)并能夠?qū)θ菀呵粌?nèi)的液體加壓；反應(yīng)試劑容器，通過側(cè)壁孔與內(nèi)腔連通。

進(jìn)一步地，樣品容器下端為開口端，樣品容器的下端設(shè)置有能拆卸的底蓋，底蓋上設(shè)置有用于加持巖心樣品的加持元件。

進(jìn)一步地，樣品容器的上端設(shè)置有該過孔，該過孔處設(shè)置有用于與巖心樣品密封連接的密封件，密封件沿該過孔的周向設(shè)置。

進(jìn)一步地，加壓容器還包括加壓頂桿，加壓頂桿的下端與加壓活塞的上表面連接，加壓頂桿的上端伸出至容液腔的外部。

進(jìn)一步地，加壓頂桿與加壓活塞之間設(shè)置有用于測量壓力大小的壓力傳感器。

進(jìn)一步地，加壓容器還包括環(huán)形底板，環(huán)形底板為加壓容器的底部，環(huán)形底板與該過孔同軸連接，并且環(huán)形底板的內(nèi)徑與該過孔的直徑相同。

進(jìn)一步地，反應(yīng)試劑容器通過連接管與側(cè)壁孔連接，連接管上設(shè)置有閥門。

進(jìn)一步地，該過孔的直徑小于或者等于巖心樣品的外徑。

進(jìn)一步地，樣品容器與加壓容器采用卡扣連接。

進(jìn)一步地，樣品容器為透明材料制成，頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置還包括監(jiān)控組件，設(shè)置在樣品容器外并能夠監(jiān)控和記錄巖心樣品的裂縫產(chǎn)生情況。

本實用新型的有益效果是，能夠快速、簡便、經(jīng)濟(jì)地評價不同地層或同一地層不同位置的致密儲層巖石的裂縫擴(kuò)展情況。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記：10、樣品容器；11、內(nèi)腔；12、側(cè)壁孔；13、底蓋；14、加持元件；15、密封件；20、加壓容器；21、容液腔；22、加壓活塞；23、加壓頂桿；24、壓力傳感器；25、環(huán)形底板；30、反應(yīng)試劑容器；31、連接管；32、閥門；90、巖心樣品。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。

如圖1和圖2所示，一種頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置，頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置包括樣品容器10、加壓容器20和反應(yīng)試劑容器30。樣品容器10具有用于容納巖心樣品90的內(nèi)腔11，內(nèi)腔11設(shè)有向上貫穿樣品容器10的過孔，樣品容器10的側(cè)壁設(shè)置有側(cè)壁孔12。加壓容器20具有容液腔21和加壓活塞22，容液腔21與該過孔導(dǎo)通，加壓活塞22設(shè)置在容液腔21內(nèi)并能夠?qū)θ菀呵?1內(nèi)的液體加壓。反應(yīng)試劑容器30通過側(cè)壁孔12與內(nèi)腔11連通。頁巖氣屬于低孔、低滲儲層，90％的頁巖氣井需要經(jīng)過壓裂改造才能實現(xiàn)商業(yè)開采。為了取得好的儲層壓裂改造效果，避免盲目壓裂，必須先對頁巖氣儲層的可壓性進(jìn)行科學(xué)評價。這些研究都是從室內(nèi)巖心分析方法所得到。本實用新型實施例通過對巖心進(jìn)行加壓，通過熒光反應(yīng)(上述反應(yīng)試劑容器30內(nèi)液體與內(nèi)腔11中液體反應(yīng)產(chǎn)生熒光效果)間接的反應(yīng)巖心所能承受的壓力，來反映頁巖的脆性指數(shù)，該方法能夠快速、簡便、經(jīng)濟(jì)地評價不同地層或同一地層不同位置的致密儲層巖石的可壓性情況。

上述過孔設(shè)置在樣品容器10的上端，樣品容器10的下端為開口端，樣品容器10的下端設(shè)置有能拆卸的底蓋13，底蓋13上設(shè)置有用于加持巖心樣品90的加持元件14。具體地，底蓋13為合金鋼材制成，底蓋13外周設(shè)置有外螺紋。

本實用新型實施例中，樣品容器10材質(zhì)為PVC樹脂，樣品容器10的側(cè)壁預(yù)留直徑0.25cm的側(cè)壁孔12，樣品容器10的外徑6cm，內(nèi)徑5cm，長度為5cm，底部3cm為螺紋，用于安裝上述底蓋13。上述加持元件14為固定在底蓋13頂部的圓盤狀結(jié)構(gòu)，該圓盤狀結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置有圓形凹槽，該圓形凹槽的內(nèi)徑為2.54cm，圓形凹槽中鑲嵌密封橡膠圈，密封橡膠圈內(nèi)徑2cm，用于達(dá)到固定巖心樣品90和密封的目的，其中巖心樣品90上下兩端的密封結(jié)構(gòu)類似，此處不再進(jìn)行贅述。當(dāng)然，在一種未圖示的實施例中，上述加持元件14為設(shè)置在底蓋13頂部的環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置有密封橡膠圈。除上述特征外，其他特征均與在先實施例中相同。

如圖2所示，樣品容器10的上端設(shè)置有該過孔，該過孔處設(shè)置有用于與巖心樣品90密封連接的密封件15，密封件15沿該過孔的周向設(shè)置。本實用新型實施例中，巖心樣品90為圓柱狀，上述過孔的直徑小于或者等于巖心樣品90的外徑，該過孔下側(cè)環(huán)繞該過孔設(shè)置有用于與巖心樣品90密封連接的密封件15，并且在巖心樣品90安裝在加持元件14上時，巖心樣品90的上端能夠與密封件15緊密貼合，達(dá)到密封的作用，此時過孔與內(nèi)腔11不連通，巖心樣品90的外周與樣品容器10的內(nèi)壁之間形成環(huán)形空間，上述側(cè)壁孔12與環(huán)形空間連通。本實用新型實施例中，密封件15為橡膠圈。

如圖1和圖2所示，加壓容器20還包括加壓頂桿23，加壓頂桿23的下端與加壓活塞22的上表面連接，加壓頂桿23的上端伸出至容液腔21的外部。本實用新型實施例中，加壓頂桿23的上端與驅(qū)動裝置連接，通過驅(qū)動裝置對容液腔21施加壓力。在加壓頂桿23與加壓活塞22之間設(shè)置有用于測量壓力大小的壓力傳感器24。該壓力傳感器24與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)連接，例如與計算機(jī)連接。其中，驅(qū)動裝置包括液壓千斤頂，液壓千斤頂?shù)捻敆U與加壓頂桿23連接。

加壓容器20還包括環(huán)形底板25，環(huán)形底板25為加壓容器20的底部，環(huán)形底板25與該過孔同軸連接，并且環(huán)形底板25的內(nèi)徑與該過孔的直徑相同。本實用新型實施例中，環(huán)形底板25固定在加壓容器20的下部，并作為加壓容器20的底部與樣品容器10連接。

需要說明的是，上述加壓容器20材質(zhì)為鍍鉻合金鋼管，加壓容器20的厚度0.4cm，外徑為6cm，內(nèi)徑5cm，高度20cm，容積1L。上述環(huán)形底板25的內(nèi)徑為2cm，液體穿過環(huán)形底板25；加壓活塞22材質(zhì)為鍍鉻合金鋼材，厚度為2cm。本實用新型實施例中，加壓容器20可承受的壓力在25MPa。

優(yōu)選地，為了保證拆裝方便，上述樣品容器10與加壓容器20采用卡扣連接。

進(jìn)一步地，上述樣品容器10為透明材料制成，頁巖裂縫吸水?dāng)U展實驗裝置還包括監(jiān)控組件，設(shè)置在樣品容器10外并能夠監(jiān)控和記錄巖心樣品90的裂縫產(chǎn)生情況。

具體地，所述監(jiān)控組件包括四部廣角攝像頭，四部廣角攝像頭間隔90°排列，鏡頭拍攝角度150°，通過數(shù)據(jù)線連接電腦，并配備存儲卡。

如圖1和圖2所示，反應(yīng)試劑容器30通過連接管31與側(cè)壁孔12連接，連接管31上設(shè)置有閥門32。本實用新型實施例中，反應(yīng)試劑容器30為容積為500mL帶閥門32的漏斗，上述連接管31為玻璃管。

應(yīng)用本實用新型實施例進(jìn)行實驗時：按如下步驟進(jìn)行：

1)首先將巖心樣品90制成直徑2.54cm，長3cm的標(biāo)準(zhǔn)柱樣，測試前將巖心樣品90在85℃條件下烘干12小時，之后每小時檢測巖心樣品90的質(zhì)量，當(dāng)質(zhì)量不再變化則認(rèn)為巖心樣品90已經(jīng)烘干。

2)將直徑2.54cm，長度為3cm的巖心樣品90放在加持元件14頂部的圓形凹槽中，然后通過底蓋13上的螺紋將其擰入到樣品容器10當(dāng)中，使巖心樣品90的頂部與橡膠圈緊密接觸密封。

3)在加壓容器20中加入濃度50％的過氧化氫溶液(H₂O₂)，放入加壓活塞22，通過加壓頂桿23使過氧化氫溶液對巖心樣品90施壓，并將過氧化氫溶液壓入巖心樣品90的縫隙，記錄壓力傳感器24顯示壓力值。

4)反應(yīng)試劑容器30中裝入硫化鋅(ZnS)與雙草酸二酯(CPPO)體積比1:1混合溶液，開啟閥門32將混合溶液加入內(nèi)腔11；

5)當(dāng)巖心樣品90產(chǎn)生裂縫，并繼續(xù)擴(kuò)展，加壓容器20中的H₂O₂溶液隨裂縫擴(kuò)展進(jìn)入內(nèi)腔11，與硫化鋅(ZnS)和雙草酸二酯的混合溶液接觸，產(chǎn)生熒光。監(jiān)控組件通過攝像頭和存儲卡保存錄像，記錄裂縫擴(kuò)展產(chǎn)生熒光過程。

從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：本實用新型實施例能夠快速、簡便、經(jīng)濟(jì)地評價不同地層或同一地層不同位置的致密儲層巖石的裂縫擴(kuò)展情況。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施例，不能以其限定實用新型實施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本實用新型專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本實用新型中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。