[发明专利]一种压裂裂缝的模拟及评价装置及方法

权利要求书

1.一种压裂裂缝的模拟及评价装置，其特征在于，所述装置包括：岩心夹持机构(1)，用于夹持边长为500-1000mm，且内部埋置有模拟井筒(101)的立方体形岩心样品；

真三轴应力加载机构(2)，用于对所述岩心样品施加X轴方向、Y轴方向及Z轴方向上的三轴应力，以模拟所述岩心样品的真三轴受力状态；

加热机构(3)，用于将所述岩心样品加热至预设温度；

酸液及压裂液注入机构(4)，用于将酸液及压裂液注入所述岩心样品的模拟井筒(101)中，使所述岩心样品起裂并延伸裂缝，以模拟所述岩心样品的压裂及酸化过程；

裂缝表征机构(5)，用于将裂缝表征物通过所述模拟井筒(101)注入所述岩心样品的裂缝中；

缝网评价机构(6)，用于根据所述岩心样品的裂缝中的所述裂缝表征物，来评价所述岩心样品的缝网；

压裂数据采集及处理机构(7)，用于获取表征所述岩心样品模拟起裂过程的数据，然后进行处理并输出；

所述酸液及压裂液注入机构(4)包括第二双缸恒速恒压泵(401)、酸液注入泵(402)、多个哈氏合金罐(403)、压力传感器(404)、在线加热器(405)及连接管线；

多个所述哈氏合金罐(403)用于盛装压裂液或酸液，所述第二双缸恒速恒压泵(401)用于将所述哈氏合金罐(403)中的所述压裂液或所述酸液泵入所述岩心样品中，盛装所述压裂液的哈氏合金罐(403)中设置有搅拌器；

所述酸液注入泵(402)用于将盛装所述酸液的哈氏合金罐(403)中的所述酸液大排量地泵入所述岩心样品中；

所述压力传感器(404)用于测量所述压裂液或所述酸液的注入压力；

所述在线加热器(405)的一端通过连接管线分别与所述第二双缸恒速恒压泵(401)和所述酸液注入泵(402)连接，另一端通过连接管线与所述模拟井筒(101)连接，用于在所述压裂液或所述酸液泵入所述岩心样品之前，对所述压裂液或所述酸液进行加热；

所述酸液及压裂液注入机构(4)还包括气动阀，用于在所述岩心样品起裂后自动切换至所述酸液注入泵(402)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述岩心夹持机构(1)包括：位于承重支架上的岩心夹持组件、岩心装卸组件；

所述岩心夹持组件包括立方体形铜套、承压板、哈氏合金通透板；

所述岩心样品位于X轴方向上的第一平面紧贴第一哈氏合金通透板，所述岩心样品位于Y轴方向上的第二平面紧贴第二哈氏合金通透板，所述岩心样品位于Z轴方向上的第三平面紧贴第三哈氏合金通透板，并将所述岩心样品置于具有接口管线的所述立方体形铜套内，所述承压板紧压在所述立方体形铜套外部；

所述岩心装卸组件，用于在所述岩心夹持组件中置入或取出所述岩心样品。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述真三轴应力加载机构(2)包括3个液压缸、以及与所述液压缸相连接的伺服跟踪器和压力变送器；

3个所述液压缸分别与所述承压板连接，用于对所述岩心样品的第一平面、第二平面和第三平面施加三轴应力；

所述压力变送器用于实时测定所述岩心样品在X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的压力值，并将测量得到的压力值与预设压力值进行比较，根据比较结果决定是否启动所述伺服跟踪器对所施加的三轴应力进行压力补偿。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加热机构(3)包括：通过输油管线连接的加热油储罐(301)和第一双缸恒速恒压泵(302)、以及加热组件；

所述输油管线的两端分别与所述立方体形铜套下部设置的进口和出口连通；

所述加热组件包括设置在所述输油管线内的多个管道电加热管、温控仪、以及同时与所述管道电加热管和所述温控仪连接的热电偶。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述裂缝表征机构(5)包括通过裂缝表征物输送管线连接的裂缝表征物储罐(501)和高压恒流泵(502)、以及设置在所述裂缝表征物输送管线上的流量计；

所述裂缝表征物输送管线还与所述在线加热器连接，用于使裂缝表征物经所述在线加热器加热至融化后，再通过所述模拟井筒(101)泵送至所述岩心样品中直至充满裂缝。