[发明专利]一种模拟水平井爆燃压裂的实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，包括岩样夹持装置、摆锤冲击装置和控制分析装置；

其中，所述岩样夹持装置包括一缸体，缸体两端设有左岩心塞和右岩心塞，缸体的内腔设有橡胶套筒，橡胶套筒的内壁圆周上贴合有钢丝网套筒，钢丝网套筒内的空心区域为岩心腔，左岩心塞外侧设有一井眼内压进压口与岩心腔相通，右岩心塞内设有一活动柱塞与岩心腔相通，缸体上设有围压进压口、围压泄压口和出气口，钢丝网套筒连接一向外渗流的渗流通道出口；

所述摆锤冲击装置包括L形支架、滚轮、滚轮轴承、电动机、摆锤、高弹性绳索和弹簧，滚轮轴承通过连接于L形支架的固定支柱和固定横梁进行固定设置，滚轮套装在滚轮轴承上，电动机与滚轮轴承传动连接，高弹性绳索一端连接滚轮、另一端连接弹簧，弹簧的一端连接在L形支架上，摆锤与滚轮连接，摆锤用于撞击活动柱塞；

所述控制分析装置包括计算机、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、回压阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、加压泵和手摇加压泵，其中第一压力传感器设置在缸体内表面，第二压力传感器设置在井眼内压进压口处；第一压力传感器依次连接第一压力变送器、计算机，第二压力传感器依次连接第二压力变送器、计算机，井眼内压进压口依次连接第一阀门、加压泵，渗流通道出口依次连接第二阀门、回压阀、第三压力传感器、第三压力变送器、计算机，围压进压口依次连接第三阀门、手摇加压泵；计算机还与电动机电连接；

所述左岩心塞的一端插入橡胶套筒及钢丝网套筒内，另一端通过夹持器左钢盖封装且夹持器左钢盖与缸体固定连接；

所述右岩心塞的一端插入橡胶套筒及钢丝网套筒内，另一端贯穿夹持器右钢盖且夹持器右钢盖与缸体固定连接。

2.如权利要求1所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述橡胶套筒的两端还通过加紧钢圈固定于缸体的内腔。

3.如权利要求1所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述L形支架为可折叠支架，包括相铰接的底部基座和竖直支撑板；

所述固定支柱的一端与底部基座垂直连接、另一端与滚轮轴承连接，所述固定横梁的一端与竖直支撑板水平连接、另一端与滚轮轴承连接。

4.如权利要求1所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述滚轮轴承上设置有齿轮，电动机通过链条与齿轮传动连接。

5.如权利要求1所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述摆锤冲击装置包括两组直径不同的滚轮，其中每组滚轮包括两个相同直径的滚轮单元，两组滚轮分别位于滚轮轴承的两端，在每组滚轮一侧设置有电磁铁，摆锤可与电磁铁相吸合，电磁铁与计算机电连接。

6.如权利要求1或5所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述滚轮上设置有旋转角度刻度值。

7.如权利要求5所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述摆锤包括摆锤臂和摆锤头，摆锤头可拆卸式设置在摆锤臂一端，摆锤臂的另一端连接在滚轮轴承上。

8.如权利要求3所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置，其特征在于，所述摆锤冲击装置还包括固定钢索，在滚轮轴承的两端各设置两条固定钢索，两条固定钢索对称布置在滚轮轴承的两侧且两条固定钢索的一端连接滚轮轴承、另一端连接底部基座。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的模拟水平井爆燃压裂的实验装置的操作方法，包括以下步骤：

（1）根据实验要求，制作不同岩性的岩样，将制得的岩样晾干后钻取岩心，随后将岩心进行打磨处理，打磨处理后将岩心放入岩心腔内；

（2）启动计算机，运行相关软件，在实验开始前进行零点检测；

（3）打开围压进压口和出气口，并打开第三阀门，利用手摇加压泵给岩心加载围压，待出气口有施压液体流出，表明围压已加满，关闭出气口和围压进压口；

（4）打开第一阀门，通过加压泵给实验岩心加载内压，当加载到实验要求内压时，关闭加压泵及第一阀门，保持内压不变；

（5）打开第二阀门、回压阀，通过计算机相关软件进行试验前岩心渗流性质的测试和计算；

（6）运行计算机中的相关软件，通过电动机带动滚轮旋转，同时观察滚轮上刻有的角度刻度，当摆锤旋转到预定角度时，通过计算机相关软件控制电动机停止转动，摆锤顺时针转动，撞击活动柱塞；并通过计算机软件记录岩心在受到水平冲击后，围压及内压的变化过程；

（7）当计算机软件采集完围压及内压的变化过程后，再通过计算机相关软件进行试验后岩心渗流性质的测试和计算；

（8）打开围压泄压口，卸载岩心围压，取出岩心，观察开裂情况。