[实用新型]一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿井下水力压裂技术领域，具体涉及一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置。 

背景技术

为了研究对井下煤岩体进行水力压裂后，瓦斯抽采的压力和含量的变化情况，国内外学者已经做了诸多的现场研究，总结起来，现场水力压裂分为两种：一种是井上水力压裂增透；另一种是井下水力压裂提高瓦斯抽采率。因现场的场地、现有的机械、井下的瓦斯环境和诸多实验仪器限制入井等因素的限制，现场研究未能充分对影响水力压裂效果的各个因素进行研究，故实验室模拟水力压裂实验得到了发展。但是，目前实验室模拟水力压裂实验多是模拟研究沿着轴向压力方向打钻的井上水力压裂增透，取得了诸多价值较高的结论和规律，而因井下压力条件难以模拟等因素，对沿着巷帮打孔的井下水力压裂实验实验室模拟系统和方法研究相对简单而且较少，而要实现井下水力压裂实验实验室模拟系统，关键的是要实现井下水力压裂条件模拟装置，现有技术中还没有结构简单、使用操作方便、功能完备、工作可靠性高的井下水力压裂条件模拟装置。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置，其结构简单，使用操作方便，功能完备，模拟的真实性强，工作可靠性高，实用性强，便于推广使用。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种煤矿井下水 力压裂条件实验室模拟装置，其特征在于：包括巷帮模拟机构和巷帮周围环境模拟机构，所述巷帮模拟机构包括依次对接的挡板、透气板、煤岩样和顶卡套管，所述顶卡套管的外壁上设置有刻度，所述挡板、透气板、煤岩样和顶卡套管通过电工胶带缠绕固定为一整体，所述挡板中部设置有第一进气通道，所述透气板中部设置有与第一进气通道相连通的第二进气通道，所述透气板上位于第二进气通道的四周设置有辐射状的透气孔道；所述巷帮周围环境模拟机构包括底座、固定连接在底座顶部的缸筒和固定连接在缸筒顶部的筒盖，所述缸筒中部侧壁上开有供巷帮模拟机构插入的巷帮模拟机构插入孔，所述底座顶部中间位置处设置有凹槽，所述凹槽内放置有下压头，所述下压头的正上方从下到上依次设置有上半凹面压头、上半凸面压头和活塞，所述活塞向上穿出到筒盖外部，且筒盖的中间位置处设置有供活塞穿过的通孔，所述巷帮模拟机构从所述巷帮模拟机构插入孔插入缸筒内部，且煤岩样对正位于下压头的上端面与上半凹面压头的下端面之间，顶卡套管卡合连接在所述巷帮模拟机构插入孔内；所述底座上设置有第三进气通道和与第三进气通道相连通的气体入口，所述下压头上设置有与第三进气通道相连通的第四进气通道，所述第四进气通道通过气体传输管路与第一进气通道相连通；所述底座上设置有与缸筒内部空间相连通的围压液流入通道，所述底座侧部设置有与围压液流入通道相连通的围压液入口，所述缸筒侧面设有排气口，所述排气口上连接有排气口塞。 

上述的一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置，其特征在于：所述底座与下压头之间、底座与缸筒之间、缸筒与筒盖之间、上半凹面压头与上半凸面压头之间、顶卡套管与缸筒之间以及筒盖与活塞之间均设置有密封圈。 

上述的一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置，其特征在于：所述缸筒通过第一螺栓固定连接在底座顶部，所述筒盖通过第二螺栓固定连接在缸筒顶部。 

上述的一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置，其特征在于：所 述缸筒外轮廓的形状、下压头外轮廓的形状、煤岩样外轮廓的形状、顶卡套管外轮廓的形状和上半凹面压头下部外轮廓的形状均为长方体形，所述煤岩样的长度与下压头的长度和上半凹面压头下部的长度相等，所述煤岩样的宽度与下压头的宽度、顶卡套管外轮廓的宽度和上半凹面压头下部的宽度相等，所述煤岩样的高度与顶卡套管外轮廓的高度相等。 

上述的一种煤矿井下水力压裂条件实验室模拟装置，其特征在于：所述气体传输管路的一端通过第一快速接头与第一进气通道相接，所述气体传输管路的另一端通过第二快速接头与第四进气通道相接。 

本实用新型与现有技术相比具有以下优点： 

1、本实用新型结构简单，设计合理，实现方便且成本低。 

2、本实用新型的装配过程简单，使用操作方便。 

3、本实用新型通过设置巷帮模拟机构和巷帮周围环境模拟机构，且通过在巷帮周围环境模拟机构中设置活塞和围压液入口，能够用于真实地模拟煤矿井下煤岩体所受应力情况；通过在巷帮周围环境模拟机构中设置气体入口，能够用于真实地模拟煤矿井下煤岩体内瓦斯自身含量和压力，本实用新型的功能完备，模拟的真实性强，为工程技术人员在实验室做煤矿井下水力压裂实验提供了便利。