[发明专利]一种脉冲水力压裂改造页岩气储层的实验装置及方法

摘要

本发明是一种脉冲水力压裂改造页岩气储层的实验装置及方法，本发明包括高压水泵、压裂液池、过滤装置、水力脉冲生成装置、三轴应力加载装置、压力传感器、声发射装置、节流阀、溢流阀、数据采集记录系统、岩心试件等。本发明装置能模拟施加一定围压条件的页岩岩样在不同脉冲压力、脉冲频率等主要工作参数水力作用下的作业环境，并可实时监测裂缝的时空发展规律及测试压裂前后渗透率变化，为研究页岩气储层脉冲水力压裂技术提供实验平台。效果是：实验装置实用强、易于组装、操作简便、结构紧凑，能很好地模拟研究页岩气储层静压及脉冲水力压裂作用下岩样的断裂损伤和渗透率变化机理。

主权项

一种脉冲水力压裂改造页岩气储层的实验装置，包括脉冲发生与控制系统、三轴应力加载装置、裂缝监测装置和渗透率测定系统；其特征在于： 所述三轴应力加载装置由岩心夹持器和轴向压力和径向压力加载系统组成；所述岩心夹持器包括上钢座（16）、下钢座（18）和径向夹持件（17），所述径向夹持件（17）围成筒状，向夹持于筒内的岩心试件传递径向力，上钢座（16）和下钢座（18）分别位于径向夹持件上下两端，向岩心试件传递轴向力；所述上钢座（16）和下钢座（18）均有中心孔，与岩心试件的岩心中心孔相互连通；所述轴向压力和径向压力加载系统是通过加载终端作用于径向夹持件（17）、上钢座（16）和下钢座（18），提供加载的围压和轴向压力；所述脉冲发生与控制系统包括压裂液池（1）、高压泵（2）、节流阀（3）、溢流阀（12）、水力脉冲生成装置（4）、压力传感器（10）、数据采集系统（9）；岩心夹持器的上下两端，即上钢座（16）和下钢座（18）的中心孔分别通过管道连接节流阀（3）和溢流阀（12），进液管从压裂液池接出，通过高压泵（2）、第一开关阀（15）连接节流阀（3）进口，出液管从溢流阀（12）出口接至压裂液池（1），形成液流循环；从压裂液池（1）接有一分支管路至高压泵（2）和第一开关阀（15）之间的管路，并在所述分支管路上安装第二开关阀（14）；所述水力脉冲生成装置（4）安装在上钢座（16）的中心孔出口位置；所述压力传感器（10）内置于下钢座（18）中，通过信号线连接外部的数据采集系统（9）；所述裂缝监测装置采用声发射信号采集器（8），通过信号线连接安装在岩心夹持器上的声发射传感器（20），其输出信号连接至数据采集系统（9）；所述渗透率测定系统包括截止阀（21）、调压阀（22）、流量计（23）、压力计（24）和气源（19），气源（19）的输气管路连接调压阀（22）、流量计（23）、压力计（24），并由岩心夹持器的一端的管道接入，将气体输入岩心试件，气体压力由调压阀（22）控制，截止阀（21）安装在由岩心夹持器另一端的管道上。