號(hào)線、17-緊固螺栓、18-試樣、19-試樣放置室、20-聲發(fā)射探頭、60-液壓線路、61-第二液壓油箱體、62-第二液壓電動(dòng)栗、63-第二溢流閥、64-第二三級(jí)四通電液伺服閥、65-第二液壓缸、66-第二液壓活塞、67-位移傳感器、68-磁子攪拌轉(zhuǎn)子、69-磁子攪拌定子線圈、610-推力活塞、611-含砂液容器、612-含砂液、613-壓力傳感器、70-清水壓裂液箱體、71-高壓注入栗、72-單向閥、74-第一液壓油油箱、75-第一溢流閥、76-第一液壓電動(dòng)栗、77-第一三級(jí)四通電液伺服閥、78-第一液壓缸。
[0018]本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0019]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020]需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0021]參照?qǐng)D1至圖3，本優(yōu)選實(shí)施例中，一種頁(yè)巖氣水力壓裂物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，包括:真三軸模塊1、水力伺服栗壓模塊、聲發(fā)射模塊(Acoustic Emiss1n, AE模塊)、水力含砂壓裂模塊6以及控制裝置13 (如計(jì)算機(jī))，其中，
真三軸模塊I包括試樣放置室19、用于對(duì)放入試樣放置室19中的試樣18進(jìn)行加壓的方形壓塊，以及與方形壓塊連接以驅(qū)動(dòng)其對(duì)試樣18進(jìn)行加壓的第一液壓裝置，方形壓塊設(shè)有三個(gè)，三個(gè)方形壓塊在水平、垂直和豎直三個(gè)方向擠壓試樣18 (本實(shí)施例中，壓力范圍為0-32Mpa)，每一方形壓塊對(duì)應(yīng)設(shè)置一第一液壓裝置(三個(gè)第一液壓裝置單獨(dú)控制互不影響)；
聲發(fā)射模塊包括安裝于試樣放置室19內(nèi)的聲發(fā)射探頭20，以及與聲發(fā)射探頭20電連接的全信息聲發(fā)射分析儀主機(jī)14，控制裝置13與全信息聲發(fā)射分析儀主機(jī)14電連接；水力伺服栗壓模塊包括清水壓裂液箱體70以及用于向試樣18中預(yù)置井筒內(nèi)注入清水壓裂液的高壓注入栗71，清水壓裂液箱體70中的清水壓裂液通過(guò)管道與試樣18中預(yù)置井筒連接； 水力含砂壓裂模塊6包括與水力伺服栗壓模塊的管道連通的含砂液容器611，以及用于驅(qū)動(dòng)含砂液容器611中的含砂液612進(jìn)入試樣18中預(yù)置井筒內(nèi)的第二液壓裝置，第二液壓裝置包括第二液壓油箱體61、第二液壓電動(dòng)栗62 (與控制裝置13電連接)、第二三級(jí)四通電液伺服閥64 (與控制裝置13電連接)、第二溢流閥63、第二液壓缸65以及第二液壓活塞66 ;含砂液容器611上設(shè)有用于將其腔室中含砂液612向其出口擠壓的且與第二液壓活塞66連接的推力活塞610 (推力活塞610安裝于含砂液容器611內(nèi)且可活動(dòng))，第二液壓電動(dòng)栗62的一端通過(guò)管道連接第二液壓油箱體61，另一端通過(guò)管道連接第二三級(jí)四通電液伺服閥64的第一端；第二三級(jí)四通電液伺服閥64的第二端通過(guò)管道連接第二液壓油箱體61，第三端通過(guò)管道連接第二液壓缸65的第一入口，第四端通過(guò)管道連接第二液壓缸65的第二入口 ；第二溢流閥63的一端通過(guò)管道連接第二液壓油箱體61，另一端與第二三級(jí)四通電液伺服閥64的第一端和第二液壓電動(dòng)栗62之間的節(jié)點(diǎn)連接；第二液壓活塞66位于第二液壓缸65中且與推力活塞610連接以擠壓其腔室中的含砂液612 ;
控制裝置13還與水力伺服栗壓模塊以及水力含砂壓裂模塊6電連接，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制裝置13控制含砂液和水的流量。
[0022]具體地，本實(shí)施例中，試樣放置室19的外形尺寸為820 X 820 X 750mm (長(zhǎng)X寬X高)，凈重3000kg左右，整體加載框架理論計(jì)算值約為40GN/m，操作過(guò)程中以液壓機(jī)械臂和頂棚電動(dòng)單梁起重機(jī)相配合。試樣放置室19的腔室的尺寸為邊長(zhǎng)325_的立方體空間，以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中放置邊長(zhǎng)為300mm的試樣。聲發(fā)射探頭20通過(guò)BNC(Bayonet Nut Connector)同軸電纜線15與全信息聲發(fā)射分析儀主機(jī)14連接，全信息聲發(fā)射分析儀主機(jī)14通過(guò)傳感器信號(hào)線與控制裝置13連接。聲發(fā)射模塊使用8通道3M采樣率，以完整采集聲發(fā)射信號(hào)，包括完整波形、完整參數(shù)，可進(jìn)行平面立體定位。聲發(fā)射探頭20的頻率范圍是60kHz—400kHzο全信息聲發(fā)射分析儀主機(jī)14將聲發(fā)射探頭20采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)分析處理后，通過(guò)傳感信號(hào)線16將信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)，在經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的處理，聲發(fā)射信號(hào)就可以顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上。本組試驗(yàn)所采用含砂液612的支撐劑為石英砂，目數(shù)為20/40，石英砂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%。水力壓裂管線(即含砂液容器611出口側(cè)的管道)內(nèi)徑為5mm，另一端直接與試樣上的模擬井筒通過(guò)螺紋連接。水力壓裂管線較小的內(nèi)徑尺寸可以保證相對(duì)大的流速，也可以使含砂模塊在處于待命狀態(tài)時(shí)試樣中的清水壓裂液不會(huì)產(chǎn)生回流，本管線上沒(méi)有任何閥門(mén)或開(kāi)關(guān)組件。另外，通過(guò)控制含砂液容器611出口側(cè)的管道中含砂液的流速(通過(guò)控制推力活塞610的活動(dòng)速率、管道直徑以及長(zhǎng)短)來(lái)保證有相對(duì)大的流速，從而可減少現(xiàn)有技術(shù)中的沉砂問(wèn)題。
[0023]本實(shí)施例中，在含砂液容器611出口側(cè)的管道中未安裝有任何閥門(mén)或開(kāi)關(guān)組件，從而避免含砂液損壞閥門(mén)或開(kāi)關(guān)組件。
[0024]水力伺服栗壓模塊設(shè)有兩個(gè)清水壓裂液箱體70和兩個(gè)高壓注入栗71 (與控制裝置13電連接)以組成兩組注入管道，每一清水壓裂液箱體70對(duì)應(yīng)一高壓注入栗71，兩高壓注入栗71的出口分別通過(guò)獨(dú)立的管道與試樣上的兩井筒連接，水力含砂壓裂模塊6設(shè)置有兩個(gè)，每一高壓注入栗71的出口均與一含砂液容器611的出口連通。水力伺服栗壓模塊的最大流量為20ml/min，且能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不斷的提供高精度且壓力恒定的流體；相對(duì)于一般電液伺服增壓栗其體積較小，且還具有重量較輕，效率高，精度高，速比大的優(yōu)點(diǎn)。
[0025]高壓注入栗71可提供的最高壓力為150Mpa，與之相連的高壓管線可承壓同樣為150Mpa，高壓注入栗71出口的管道上設(shè)有與試樣上井筒螺紋母扣配合的螺紋公扣，避免了因連接問(wèn)題而造成的漏失和壓力無(wú)法施加上去的問(wèn)題。
[0026]本實(shí)施例中，兩個(gè)高壓注入栗71通過(guò)單獨(dú)的支路進(jìn)行控制，兩條支路之間互不影響，同時(shí)兩個(gè)水力含砂壓裂模塊6對(duì)應(yīng)單獨(dú)控制，從而使本頁(yè)巖氣水力壓裂物理模擬試驗(yàn)系統(tǒng)既可模擬單井壓裂，又可模擬雙井壓裂。
[0027]進(jìn)一步地，高壓注入栗71與試樣上井筒連接的管道上還安裝有單向閥72。
[0028]第一液壓裝置包括第一液壓裝置包括第一液壓油油箱74、第一液壓電動(dòng)栗76 (與控制裝置13電連接)、第一三級(jí)四通電液伺服閥