煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置

1.一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，其特征在于：包括水平放置的外筒（5），所述外筒（5）内设置经过高压压实的砂岩/页岩/煤层混层体（2），所述外筒（5）两端封闭，所述外筒（5）外围安装圆板型电加热板（6）后置于岩心夹持器（4）中；所述砂岩/页岩/煤层混层体（2）内钻孔后放置钢管井筒（9），所述钢管井筒（9）上开设射孔（8），所述钢管井筒（9）内安装桥塞（3）；所述钢管井筒（9）穿出外筒（5），并连接高压水泵（1）；所述外筒（5）外放置有CT扫描监测设备（7）。

煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及地下开采工艺实验室试验装置领域，具体为一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，用来模拟确定地下压裂工艺参数。\n背景技术\n[0002] 山西省独特的海陆过渡相地层对传统的压裂技术提出了新的问题，在海相的页岩气地层中，页岩气压裂技术较为成熟，但是夹杂着煤层、页岩层、砂岩层的海陆过渡相的岩层中，进行压裂，对压裂的缝隙的特征以及压裂的工艺都需要详细的实验室模拟。\n发明内容\n[0003] 本实用新型的目的是提供一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，用于解决生产实践前进行充分的压裂实验，保证井下作业的安全有效。\n[0004] 本实用新型是采用如下技术方案实现的：\n[0005] 一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，包括水平放置的外筒，所述外筒内设置经过高压压实的砂岩/页岩/煤层混层体，所述外筒两端封闭，所述外筒外围安装圆板型电加热板后置于岩心夹持器中；所述砂岩/页岩/煤层混层体内钻孔后放置钢管井筒，所述钢管井筒上开设射孔，所述钢管井筒内安装桥塞；所述钢管井筒穿出外筒，并连接高压水泵；所述外筒外放置有CT扫描监测设备。\n[0006] 按照试验要求，选用不同的煤、砂岩、页岩放入水平放置的圆筒形实验装置（外筒），加入高压充分压实后构成砂岩/页岩/煤层混层体，根据需要钻出需要的孔径，中间放入已根据需要射孔完毕的钢管井筒。该钢管井筒穿出外筒。在外筒周围加入圆板型电加热板，外接电源，用于温度控制。然后将圆筒形实验装置的最外圈加入岩心夹持器，方便控制围压。最后，对整个外筒装置用钢板封闭，留出钢管井筒口，从钢管井筒口接入高压水泵，对实验装置进行增压。实验装置周围加入CT扫描监控设备，检测砂岩/页岩/煤层混层体的裂缝状态。\n[0007] 试验时，桥塞可以用于将钢管井筒密封分隔成两段，首先，桥塞位于前部，通入高压水后，由位于桥塞前部的射孔流出，观察煤层/页岩层/致密层体该位置段的裂缝状态。之后，分段逐步将桥塞在钢管井筒内向后移动，这样就可以分段注入高压水，分段观察煤层/页岩层/致密层体相应位置段的裂缝状态。\n[0008] 本实用新型的有益效果如下：\n[0009] 本装置可以在大规模的井下压裂前，进行实验室分段式模拟压裂过程，对各段参数围压、温度、介质状况、孔径、孔密、携砂液、沙子粒径等因素对裂缝的形态的影响进行敏感性分析，得出最优的压裂方案。\n[0010] 本实用新型设计合理，该装置能够模拟不同的地层条件下，不同的压力条件下以及不同的温度条件下，对海陆过渡相砂岩、煤、页岩气混层的压裂效果进行评估，得出最有利的压裂参数以及压裂工艺，具有较好的应用价值。\n附图说明\n[0011] 图1表示煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置的结构示意图。\n[0012] 图中：1-高压水泵，2-砂岩/页岩/煤层混层体，3-桥塞，4-岩心夹持器，5-外筒，6-圆板型电加热板，7-CT扫描监测设备，8-射孔，9-钢管井筒。\n具体实施方式\n[0013] 下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。\n[0014] 一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，如图1所示，包括水平放置的外筒5，所述外筒5内设置经过高压压实的砂岩/页岩/煤层混层体2；制备时，选用不同的煤、砂岩、页岩放入外筒，加入高压充分压实后构成砂岩/页岩/煤层混层体。\n[0015] 如图1所示，所述砂岩/页岩/煤层混层体2的内钻孔（一般情况下，在混层体的轴线处钻孔）后放置钢管井筒9，所述钢管井筒9上开设射孔8。所述钢管井筒9从外筒5端面或者其外壁穿出外筒5。所述外筒5两端封闭，所述钢管井筒9穿出外筒5后连接高压水泵1。\n[0016] 如图1所示，所述钢管井筒9内安装桥塞3。桥塞的作用是，实现钢管井筒的分段式注水，以实现分段压裂检测。\n[0017] 如图1所示，所述外筒5外围安装圆板型电加热板6，连接电源后，用于温度控制。外筒5最外圈加装岩心夹持器4，用于控制围压。\n[0018] 如图1所示，所述外筒5外放置有CT扫描监测设备7，用于检测砂岩/页岩/煤层混层体的裂缝状态。\n[0019] 具体实施时，按照试验要求，选用不同的煤、砂岩、页岩放入一个外筒5中，加入高压充分压实后构成砂岩/页岩/煤层混层体2，根据需要钻出需要的孔径，中间放入已根据需要射孔完毕的钢管井筒9。在外筒5周围加入圆板型电加热板6，外接电源，用于温度控制。然后将圆筒形实验装置的最外圈加入岩心夹持器4，方便控制围压。钢管井筒9从外筒5端面或者其外壁穿出外筒5。最后，对整个外筒装置用钢板封闭，留出钢管井筒口，从钢管井筒口接入高压水泵1，对实验装置进行增压。实验装置周围加入CT扫描监控设备7，用于分段检测砂岩/页岩/煤层混层体的裂缝状态。试验时，通过逐步移动桥塞过程，实现分段注入高压水，分段观察煤层/页岩层/致密层体相应位置段的裂缝状态。\n[0020] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖权利要求保护范围中。