[发明专利]碎软煤层水力压裂测试的模拟试样及其制备方法

权利要求书

1.一种碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，包括：

环形顶板层(101)，所述环形顶板层(101)的内壁设有模拟井筒(10)；

环形煤层界面层(102)，位于所述环形顶板层(101)的外壁；

煤层(103)，位于所述环形煤层界面层(102)的外壁，所述煤层(103)的外壁形成试样的四个侧面；

所述环形顶板层(101)、环形煤层界面层(102)和煤层(103)的上端面齐平，并构成模拟试样的顶面，所述环形顶板层(101)、环形煤层界面层(102)和煤层(103)的下端面齐平，并构成模拟试样的底面；

所述环形顶板层(101)使用细沙和水泥混合制成，所述煤层(103)界面层使用石膏、细沙和水泥混合制成，所述煤层(103)使用煤粉、细沙和水泥混合制成；

其中，所述模拟井筒(10)被设置成圆筒形，所述模拟井筒(10)的外壁设有多个出水口(31)，每个出水口(31)的截面形状为矩形，且其长度方向平行于所述模拟井筒(10)的长度方向，定义模拟试样的一个侧边为最小水平应力方向，以最小水平应力方向为X向，垂直于最小水平应力方向为Y向，多个所述出水口(31)被分为N组，每组出水口(31)位于偏离X轴小于90°的范围内；

沿所述模拟井筒(10)的长度方向，模拟试样被分为M层试样层，每层试样层对应一个所述出水口(31)，且相邻两层试样层之间设有隔离层(20)。

2.根据权利要求1所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，所述模拟井筒(10)的外壁设有两组出水口，第一组出水口距离所述环形煤层界面层(102)比第二组出水口距离所述环形煤层界面层(102)近，第一组出水口中的每个出水口(31)和第二组出水口中的每个出水口(31)朝向相同，第一组出水口与第二组出水口位于不同的高度。

3.根据权利要求2所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，每组出水口中的多个出水口(31)等夹角、等间距分布。

4.根据权利要求1所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，定义X-Y平面内的0-90°为区间A，定义X-Y平面内与区间A对角分布的为区间B，所述模拟井筒(10)的外壁设有两组出水口(31)，其中第一组出水口(31)的朝向位于区间A内，第二组出水口(31)位于区间B内。

5.根据权利要求2所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，所述第一组出水口(31)位于第二组出水口(31)的下方，所述模拟井筒(10)的外壁可拆卸安装出水嘴，所述出水嘴的内部设有出水口(31)，所述模拟井筒(10)的外壁设有插孔，所述出水嘴设有与所述插孔配合的嵌入部。

6.根据权利要求1所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，所述隔离层(20)包括纤维布以及设置到所述纤维布两侧的金属箔层，所述金属箔层的表面设有开孔。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，所述试样层的厚度是30-50mm。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的碎软煤层水力压裂测试的模拟试样，其特征在于，所述环形顶板层(101)、环形煤层界面层(102)和煤层(103)的厚度比是3:1:6。