一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在水力壓裂的實(shí)驗(yàn)研究方面，國(guó)內(nèi)已有的裝置及方法主要有兩類，一類是擬三軸實(shí)驗(yàn)裝置及方法，將煤巖試樣置于擬三軸應(yīng)力條件下開展壓裂實(shí)驗(yàn)；另一類是真三軸實(shí)驗(yàn)裝置及方法，將煤巖試樣置于真三軸應(yīng)力條件下開展壓裂實(shí)驗(yàn)。但是煤巖體在井下是處于瓦斯環(huán)境中的，而且煤巖體在地下所受的應(yīng)力環(huán)境必然是各向不同的應(yīng)力，因此在瓦斯環(huán)境中真三軸應(yīng)力條件下的壓裂實(shí)驗(yàn)更符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件且更具意義。
[0003]但是柱狀煤巖體一般均用于擬三軸試驗(yàn)，將試樣置于壓力罐中，利用油壓或氣壓加載，此時(shí)試樣承受的是擬三軸應(yīng)力，應(yīng)力方向是由試樣表面指向截面的圓心，這種應(yīng)力條件是不符合真實(shí)情況的。先向壓力罐中加入一定壓力的瓦斯氣體，使試樣吸附一段時(shí)間，這樣更符合煤巖體處于瓦斯環(huán)境中的情況，目前對(duì)瓦斯環(huán)境中的圓柱體試樣在真三軸條件下的水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置還未見報(bào)道，從模擬井下瓦斯環(huán)境、真實(shí)應(yīng)力條件兩個(gè)方面考慮，研制一種可對(duì)易于加工的圓柱體試樣進(jìn)行瓦斯環(huán)境中三向應(yīng)力加載的水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置是有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可對(duì)易于加工的圓柱體試樣在一定壓力的瓦斯氣體環(huán)境中施加三向應(yīng)力的水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，包括可容納圓柱體煤樣的密封罐體、瓦斯注入單元、應(yīng)力加載單元和水力壓裂單元;所述瓦斯注入單元通入所述密封罐體內(nèi)注入瓦斯氣體，所述應(yīng)力加載單元向所述密封罐體內(nèi)的圓柱體煤樣施加三向應(yīng)力;所述水力壓裂單元通入所述密封罐體對(duì)圓柱體煤樣進(jìn)行注水壓裂。
[0006]優(yōu)選的，所述密封罐體包括側(cè)壁、封蓋和底座;所述的封蓋通過螺母與側(cè)壁連接。
[0007]優(yōu)選的，所述瓦斯注入單元包括瓦斯氣瓶、減壓閥、氣壓管、卸壓管和卸壓閥；所述瓦斯氣瓶通過減壓閥與氣壓管相連，所述氣壓管通入到所述密封罐體內(nèi)，所述卸壓管通過三通與氣壓管相連，所述卸壓管上設(shè)有卸壓閥。
[0008]優(yōu)選的，所述應(yīng)力加載單元包括壓舌、鋼筒、弧形鋼板、柱形墊塊、高壓膠囊、高壓膠管、壓力表和加壓栗;所述壓舌與封蓋連接;所述鋼筒與密封罐體的側(cè)壁連接;所述鋼筒的前端分別對(duì)應(yīng)連接弧形鋼板，其中，三個(gè)鋼筒內(nèi)分別安裝有柱形墊塊和高壓膠囊，所述高壓膠囊通過高壓膠管與壓力表和加壓栗連接；
[0009]優(yōu)選的，所述水力壓裂單元包括壓裂管、壓裂栗、水箱和水壓記錄儀。所述壓裂栗與壓裂管連接，所述壓裂管依次通過密封罐體的側(cè)壁和弧形鋼板通入到圓柱體煤樣內(nèi)，所述水壓記錄儀通過三通與壓裂管連接。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果為:使用本裝置，能夠很好地模擬一種真實(shí)的井下煤體環(huán)境，并能對(duì)不同瓦斯壓力下、不同應(yīng)力條件下的煤體開展水力壓裂實(shí)驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。
[0012]圖I為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型平面結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0014]圖中，I—側(cè)壁，2—底座，3—封蓋，4—螺母，5—瓦斯氣瓶，6—減壓閥，7—?dú)鈮汗埽?一二通，9一卸壓管，10—卸壓閥，11一壓舌，12—鋼筒，13—弧形鋼板，14一柱形塾塊，15一高壓膠囊，16—高壓膠管，17—壓力表，18—加壓栗，19一壓裂管，20—壓裂栗，21—水箱，22—水壓記錄儀。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖1、圖2所示，一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，包括密封罐體、瓦斯注入單元、應(yīng)力加載單元和水力壓裂單元;密封罐體包括側(cè)壁I、底座2和封蓋3，封蓋3通過螺母4與側(cè)壁I連接;瓦斯注入單元包括瓦斯氣瓶5、減壓閥6、氣壓管7、三通8、卸壓管9和卸壓閥10，瓦斯氣瓶5通過減壓閥6與氣壓管7相連，氣壓管7通入到密封罐體內(nèi)，卸壓管9通過三通8與氣壓管7相連，卸壓管9上設(shè)有卸壓閥10;應(yīng)力加載單元包括壓舌11、鋼筒12、弧形鋼板13、柱形墊塊14、高壓膠囊15、高壓膠管16、壓力表17和加壓栗18，壓舌11與封蓋3連接，鋼筒12與密封罐體的側(cè)壁I連接，鋼筒12的前端分別對(duì)應(yīng)連接弧形鋼板13，其中，三個(gè)鋼筒12內(nèi)分別安裝有柱形墊塊14和高壓膠囊15，高壓膠囊15通過高壓膠管16與壓力表17和加壓栗18連接;水力壓裂單元包括壓裂管19、壓裂栗20、水箱21和水壓記錄儀22，壓裂栗20與壓裂管19連接，壓裂管19依次通過密封罐體的側(cè)壁I和弧形鋼板13通入到圓柱體煤樣內(nèi)，水壓記錄儀22通過三通與壓裂管19連接。
[0016]工作時(shí)，
[0017]第一步，圓柱體煤樣放置于密封罐體內(nèi)；
[0018]第二步，打開減壓閥6，利用瓦斯氣瓶5向密封罐體內(nèi)注入指定壓力的瓦斯氣體，并恒壓48小時(shí)；
[0019]第三步，利用加壓栗18，通過高壓膠管16向高壓膠囊15施加壓力，使高壓膠囊15膨脹并推動(dòng)柱形墊塊14，從而完成了對(duì)圓柱體煤樣施加水平應(yīng)力；
[0020]第四步，利用試驗(yàn)壓力機(jī)通過壓舌11向圓柱體煤樣施加豎向應(yīng)力；
[0021 ]第五步，開啟水壓記錄儀22和壓裂栗20，向圓柱體煤樣注水壓裂。
[0022]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，本發(fā)明能模擬一種真實(shí)的井下煤體環(huán)境，并能對(duì)不同瓦斯壓力下、不同應(yīng)力條件下的煤體開展水力壓裂實(shí)驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)和方法簡(jiǎn)單，易于操作。
[0023]最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，它包括可容納圓柱體煤樣的密封罐體、瓦斯注入單元、應(yīng)力加載單元和水力壓裂單元;所述瓦斯注入單元通入所述密封罐體內(nèi)注入瓦斯氣體，所述應(yīng)力加載單元向所述密封罐體內(nèi)的圓柱體煤樣施加三向應(yīng)力;所述水力壓裂單元通入所述密封罐體對(duì)圓柱體煤樣進(jìn)行注水壓裂。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的密封罐體包括側(cè)壁、封蓋和底座;所述的封蓋通過螺母與側(cè)壁連接。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的瓦斯注入單元包括瓦斯氣瓶、減壓閥、氣壓管、卸壓管和卸壓閥；所述瓦斯氣瓶通過減壓閥與氣壓管相連，所述氣壓管通入到所述密封罐體內(nèi)，所述卸壓管通過三通與氣壓管相連，所述卸壓管上設(shè)有卸壓閥。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的應(yīng)力加載單元包括壓舌、鋼筒、弧形鋼板、柱形墊塊、高壓膠囊、高壓膠管、壓力表和加壓栗;所述壓舌與封蓋連接;所述鋼筒與密封罐體的側(cè)壁連接;所述鋼筒的前端分別對(duì)應(yīng)連接弧形鋼板，其中，三個(gè)鋼筒內(nèi)分別安裝有柱形墊塊和高壓膠囊;所述高壓膠囊通過高壓膠管與壓力表和加壓栗連接。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的水力壓裂單元包括壓裂管、壓裂栗、水箱和水壓記錄儀;所述壓裂栗與壓裂管連接，所述壓裂管依次通過密封罐體的側(cè)壁和弧形鋼板通入到圓柱體煤樣內(nèi)，所述水壓記錄儀通過三通與壓裂管連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種含瓦斯柱狀煤體三向應(yīng)力條件下水力壓裂實(shí)驗(yàn)裝置。包括可容納圓柱體煤樣的密封罐體、瓦斯注入單元、應(yīng)力加載單元和水力壓裂單元；所述瓦斯注入單元通入所述密封罐體內(nèi)注入瓦斯氣體，所述應(yīng)力加載單元向所述密封罐體內(nèi)的圓柱體煤樣施加三向應(yīng)力；所述水力壓裂單元通入所述密封罐體對(duì)圓柱體煤樣進(jìn)行注水壓裂。本實(shí)用新型的有益效果為：使用本裝置，能夠很好地模擬一種真實(shí)的井下煤體環(huán)境，并能對(duì)不同瓦斯壓力下、不同應(yīng)力條件下的煤體開展水力壓裂實(shí)驗(yàn)。
【IPC分類】E21B43/26
【公開號(hào)】CN205154126
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520931414
【發(fā)明人】朱薈群, 代飛亞, 高理鵬, 馬衍坤, 武寧, 王靜宇, 王天驕, 劉義, 滕雪
【申請(qǐng)人】安徽理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月19日