[发明专利]一种模拟不同水平轴差应力条件的可视化水力压裂实验装置和方法

权利要求书

1.一种模拟不同水平轴差应力条件的可视化水力压裂实验装置，其特征在于：包括加压系统、压裂系统、明胶试样（9）、加围压装置（21）、实验模型架（24）和记录系统；

所述加压系统包括空气压缩机（1）、三通接头（2）、气压表（3）和胶管（4）；所述压裂系统包括注水管（14）和压裂杆（12）；

所述的实验模型架（24）包括加围压装置（21）、透明可拆底座（6）和高脚架（7）；

所述加围压装置（21）是由四块对所述明胶试样（9）一侧施加压力的棱台构件（20）围合固接而成的正方体框架，任一块所述棱台构件（20）的主体是透明正四棱台（8），透明正四棱台（8）内部中空，透明正四棱台（8）没有上底面、透明正四棱台（8）的下底面形心处有外伸的圆柱形接口（5），透明正四棱台（8）包括与下底面夹角为90°的一对直侧面（81），透明正四棱台（8）还包括与下底面夹角为45°的一对斜侧面（82），所述透明正四棱台（8）的上平面处通过强力胶水覆盖有透明热收缩膜（10）形成密封施压面；所述加围压装置（21）与所述透明可拆底座（6）组成放置所述明胶试样（9）的实验容器，实验容器放置在所述高脚架（7）上，所述明胶试样（9）置于所述加围压装置（21）内；

所述加压系统有四套，分别置于所述加围压装置（21）的四面，加压系统的所述空气压缩机（1）通过所述胶管（4）分别与所述圆柱形接口（5）连接，所述气压表（3）通过所述三通接头（2）分别与所述胶管（4）连接，用于监测所述空气压缩机（1）对所述明胶试样（9）所施加围压的数值；

所述的记录系统包括三台摄像记录仪（17），三台摄像记录仪（17）分别放置在所述实验模型架（24）正前方、右侧和底部；

所述的压裂系统包括为压裂所述明胶试样（9）提供液压压力的实验室精密注射泵（15），实验室精密注射泵（15）包括柱塞式压裂液容器（16），

注水管（14）一端连接所述柱塞式压裂液容器（16）的出水口端，注水管（14）另一端连接所述压裂杆（12），压裂杆（12）内部中空，压裂杆（12）放置到所述明胶试样（9）中的一端为密闭端，在压裂杆（12）的密闭端附近对称分布两处狭长开口（23），狭长开口（23）均用胶带（11）密封，在所述狭长开口（23）两侧内嵌两组“O”型密封圈（18），制备试样时，在所述明胶试样（9）中预置所述压裂杆（12），模拟水力压裂钻孔；压裂杆（12）伸出明胶试样（9）外的位置通过可调角组件（13）固定，还包括能深入所述压裂杆（12）内部的“L”型切槽工具（22）。

2.根据权利要求1所述的一种模拟不同水平轴差应力条件的可视化水力压裂实验装置，其特征在于：所述透明可拆底座（6）和透明正四棱台（8）采用亚克力材质。

3.根据权利要求1所述的一种模拟不同水平轴差应力条件的可视化水力压裂实验装置，其特征在于：所述透明热收缩膜（10）采用PVC热收缩膜。

4.根据权利要求1所述的一种模拟不同水平轴差应力条件的可视化水力压裂实验装置，其特征在于：所述“L”型切槽工具（22）由细杆（221）和等腰三角形刀片（222）组成，所述细杆（221）一端与所述等腰三角形刀片（222）底边中点焊接固定。

5.根据权利要求1所述的一种模拟不同水平轴差应力条件的可视化水力压裂实验装置，其特征在于：所述可调角组件（13）包括铁架台（131）和可调角塑料夹（132），铁架台（131）是由横梁和竖杆构成的“L”形台架，可调角塑料夹（132）安装在铁架台（131）上与所述压裂杆（12）相连。