基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备及模拟方法技术

本发明专利技术适用于岩石物理模拟技术领域，提供了一种基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备及模拟方法。基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备包括油液舱、液压单元、加热单元、振动台、三轴加速度传感器以及配套的控制单元。本发明专利技术提供的后桥总成，通过在油液舱中充注预设压力和预设温度液压油并在油液舱的开口处密封设置弹性膜，利用弹性膜的弹性使岩样隔着弹性膜伸入到油液舱中，使岩样可以在取芯位置处的近似环境下进行共振试验，以获得更可靠的模拟实验结果。验结果。验结果。

【技术实现步骤摘要】
基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备及模拟方法


[0001]本专利技术属于岩石物理模拟
，更具体地说，是涉及一种基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备及模拟方法。

技术介绍

[0002]近些年来页岩气等非常规油气勘探开发进展十分迅速，但页岩气及其他非常规油气相比在勘探，开发方面都面临着巨大的困难，如页岩储层的渗透率极低，不同类型的页岩因为其内在品质的不同造成非均质性较强，给后期的压裂开采造成很大影响。与常规油气相比，页岩储层由于其低孔、低渗的特征页岩气常以游离态和吸附态存在于纳米、微米级孔隙，故需要人为破坏裂缝才能实现工业性开采的目的。页岩的可压裂性是能否获得高产的关键，目前主流的储层改造技术是水力压裂技术，但是有很多弊端，例如压裂液体进入地下水造成污染，天然气泄露进入地表造成污染，因此更真实准确的模拟页岩储层的物理特性、获得有效的改善裂缝发育的方法、加快压裂工艺手段，是当前非常规油气储层勘探开发的关键。
[0003]现有的储层渗透率改善技术是通过水力压裂的手段进行页岩气的工业性开采，在实际应用过程中不仅会对地表环境(水资源)造成严重的污染，并且会引起局部地震或地层塌陷。共振技术大多应用于桥梁施工，数控机床，岩石钻进等领域，在岩石物理领域内应用较少，而现今应用共振原理的改善裂缝发育的装置也仅仅是在室内环境下应用，实验不能反应取芯位置处真实的地下环境，对岩样也仅仅起到固定的作用，而在真实的地下环境中岩样受到周围岩层围压，处于高温和高压状态。如何在尽可能贴近真实地下温压的基础上，利用共振技术模拟改善岩石裂缝发育的试验，是目前提升岩石裂缝改善模拟装置性能和推进储层改造工艺的重要研究内容。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，旨在解决或者至少在一定程度上解决现有的模拟改善页岩裂缝的设备无法贴近真实地下环境的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，提供一种基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，包括：
[0006]油液舱，下部设有开口，所述开口处设有弹性膜以密封所述开口，所述弹性膜具有弹性以供岩样通过所述开口伸入至所述油液舱内；
[0007]液压单元，用于为所述油液舱提供具有预设压力的液压油；
[0008]加热单元，用于将所述油液舱内或所述液压单元中的液压油加热至预设温度；
[0009]振动台，具有岩样夹持机构，用于对岩样进行共振；
[0010]三轴加速度传感器，用于安装于岩样或所述弹性膜上，以监测岩样振动；以及
[0011]配套的控制单元。
[0012]进一步地，所述弹性膜为氟胶膜。
[0013]进一步地，所述油液舱包括第一子舱、围压子舱以及第二子舱，所述围压子舱位于所述第一子舱和所述第二子舱之间；所述第一子舱临近所述围压子舱的一端敞口设置，所述第二子舱临近所述围压子舱的一端敞口设置，所述第一子舱的敞口端与所述围压子舱相连，所述第二子舱的敞口端与所述围压子舱相连；所述围压子舱的下端设有所述开口，所述围压子舱临近所述第一子舱或所述第二子舱的侧壁上设有若干过油孔，所述围压子舱通过所述过油孔与所述第一子舱或所述第二子舱连通。
[0014]进一步地，所述液压单元具有进油端和出油端，所述进油端与所述第一子舱连通，所述出油端与所述第二子舱连通。
[0015]进一步地，所述加热单元包括分别安装于所述第一子舱和所述第二子舱内的电加热管。
[0016]进一步地，所述岩样夹持机构包括连接于所述振动台的动力输出端的卡槽件以及螺钉，所述卡槽件包括第一连接板以及两个分别位于所述第一连接板两侧并与所述第一连接板垂直相连的第二连接板，所述第二连接板上设有螺纹孔，所述螺钉螺纹连接于所述螺纹孔内以抵接固定岩样。
[0017]进一步地，所述基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备还包括基座，所述振动台、所述油液舱和所述液压单元分别安装于所述基座上。
[0018]本专利技术的再一目的是提供一种模拟方法，基于上述的基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，包括：
[0019]模拟前准备；
[0020]获取岩样的固有频率；
[0021]在所述预设温度和所述预设压力，以所述固有频率启动所述振动台在预设时间内对岩样进行共振；
[0022]在共振所述预设时间后，取下岩样观察岩样的裂缝改善效果。
[0023]进一步地，所述获取岩样的固有频率包括改变所述振动台的输出振动频率，观测岩样的振幅，岩样振幅最大时对应的所述振动台的输出振动频率为岩样的所述固有频率。
[0024]本专利技术提供的基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，与现有技术相比，通过在油液舱中充注预设压力和预设温度液压油并在油液舱的开口处密封设置弹性膜，利用弹性膜的弹性使岩样隔着弹性膜伸入到油液舱中，使岩样可以在取芯位置处的近似环境下进行共振试验，以获得更可靠的模拟实验结果。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备的示意图；
[0026]图2为图1中A
‑
A的剖视图；
[0027]图3为图2中B处的放大图。
[0028]图中：100、油液舱；110、第一子舱；120、第二子舱；130、围压子舱；131、过油孔；200、弹性膜；300、振动台；310、岩样夹持机构；311、卡槽件；312、螺钉；400、电加热管；500、基座；600、岩样。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0032]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，其特征在于，包括:油液舱，下部设有开口，所述开口处设有弹性膜以密封所述开口，所述弹性膜具有弹性以供岩样通过所述开口伸入至所述油液舱内；液压单元，用于为所述油液舱提供具有预设压力的液压油；加热单元，用于将所述油液舱内或所述液压单元中的液压油加热至预设温度；振动台，具有岩样夹持机构，用于对岩样进行共振；三轴加速度传感器，用于安装于岩样或所述弹性膜上，以监测岩样振动；以及配套的控制单元。2.如权利要求1所述的基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，其特征在于，所述弹性膜为氟胶膜。3.如权利要求1或2所述的基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，其特征在于，所述油液舱包括第一子舱、围压子舱以及第二子舱，所述围压子舱位于所述第一子舱和所述第二子舱之间；所述第一子舱临近所述围压子舱的一端敞口设置，所述第二子舱临近所述围压子舱的一端敞口设置，所述第一子舱的敞口端与所述围压子舱相连，所述第二子舱的敞口端与所述围压子舱相连；所述围压子舱的下端设有所述开口，所述围压子舱临近所述第一子舱或所述第二子舱的侧壁上设有若干过油孔，所述围压子舱通过所述过油孔与所述第一子舱或所述第二子舱连通。4.如权利要求3所述的基于共振技术模拟改善页岩裂缝的设备，其特征在于，所述液压单元具有进油端和出油端，所述进油端与所述第一子舱连通，所述出油...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锡伟，张金川，刘飏，陶佳，李沛，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：