[发明专利]用于岩石压裂渗流微震试验的高密闭性压力容器

说明书

技术领域

本发明涉及页岩气勘探开发和低渗致密油开发的渗流微震监测试验关键技术领域，是一种用于压力试验机加载的岩石压裂渗流微震试验的高密闭性压力容器，为超低渗岩石压裂同步渗流测试和微震监测及地震岩石物性参数测试等方面提供技术。

背景技术

岩石压裂渗流微震试验和非常规页岩气勘探开发与低渗致密油开发的基础理论和监测技术密切相关，获取岩石压裂过程中裂纹的扩展方向、长度、宽度等几何位置参数，提高岩石压裂裂隙网络监测的科学性和准确性，对提高页岩气等非常规天然气的采收率和低渗致密油开发具有重大的国家能源战略安全和经济意义。

页岩气田水平井无水压裂过程中，会导致页岩岩石结构发生破坏，产生裂纹，形成裂隙网络，页岩气甲烷分子发生解吸附，以游离态形式聚集在压裂产生的裂隙网络。对富集页岩气的裂隙网络进行监测，是页岩气勘探开发的关键技术之一，实践证明，微震监测是最有效的方法。然而，如何检验并校正微震监测的结果的可靠性，成为页岩气勘探开发的渗流微震监测的焦点，开展岩石压裂渗流微震试验是解决问题的关键，已经成为国内外检验并校正微震监测裂隙网络的重要途径。

中国和日本等国家已经设计了岩石在无损伤条件下渗流测试设备，可以测试岩石相对渗透率，监测流体注入岩石试样过程中，地震波和应力等对流体饱和度的响应信号，主要设备是高密闭性压力容器，其共同特征是由钢或合成树脂材料加工的压力容器的桶体耐热抗压性强，密闭性高。然而，现有的高密闭性压力容器不适合于岩石压裂情况下渗流微震试验，根本原因是，缺乏传递压力试验机加载载荷的活塞式压力轴和固定岩石试样的柔性约束及承载底垫等先进器件。

根据国土资源部调查核实，中国页岩气储量为11.5万亿立方米，主要分布在超低渗致密页岩中。目前，页岩气勘探开发面临三个关键科学技术问题，一是水平井的无水压裂技术和设备，二是岩石压裂渗流微震试验监测装备技术，其次是多尺度多流态的页岩气流体动力学机制问题，这三个关键理论和技术设备是我国面临的重大挑战，也是美国等商业化开发页岩气的国家对我国禁止出口的技术，已经成为制约我国页岩气等非常规天然气大规模商业化开发的技术瓶劲。

提出适用于压力试验机加载和温度-压力环境控制的高密闭性压力容器，解决压力流体前缘监测和压裂和驱替同步岩石物性参数测试等方面的技术困难，提高识别超低渗页岩水平井压裂的裂隙网络的准确性。

因此，开发一种适用于压力试验机加载的岩石压裂渗流微震试验的高密闭性压力容器，获取超低渗岩石压裂同步渗流测试和微震监测及地震岩石物性参数，是一个越来越需要正视、迫切解决的关键技术问题。本发明专利的实施，可以为我国页岩气现场测试平台的建立提供支撑，不仅有助于提升我国页岩气勘探开发的基础理论研究水平，同时也为我国页岩气大规模工业化开发提供坚实的科技支撑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于压力试验机加载的岩石压裂渗流微震试验的高密闭性压力容器，为获得岩石压裂同步渗流测试和微震监测及地震岩石物性参数测试提供技术，为页岩气勘探开发和低渗致密油开发的渗流微震监测试验提供关键技术，主要设备是带有活塞式压力轴的高密闭性压力容器，包括传递压力试验机加载载荷的活塞式压力轴、高密闭性螺纹盖、导线孔、可固定导线的高密封性螺栓、承载底垫、固定承载底垫剪切滑移的三棱柱型螺栓、柔性约束、压力容器桶体、绝缘加热恒温控制电阻片。

本发明的技术解决方案是：

提供一种用于岩石压裂渗流微震试验的高密闭性压力容器，包括传递压力试验机加载载荷的活塞式压力轴（10）、高密闭性螺纹盖（11）、压力容器桶体（3）、固定在压力容器桶体（3）顶部的固定支架、设置于压力容器桶体（3）内底部中心的承载底垫（1）、围绕承载底垫（1）设置的筒形体（4）、设置在筒形体（4）内壁的柔性约束装置（5）、绕筒形体（4）外壁沿周向均匀设置的绝缘加热恒温控制电阻片（17），活塞式压力轴（10）穿过高密闭性螺纹盖（11）中心垂直密封设置，压力容器桶体（3）的顶壁中心设置一个第一孔，高密闭性螺纹盖（11）密封在该第一孔上，活塞式压力轴（10）、高密闭性螺纹盖（11）、压力容器桶体（3）、固定支架、承载底垫（1）、筒形体（4）和第一孔的轴心线重合在一条垂直线上。