碎软煤层压裂实验用压裂试块制造技术

本实用新型专利技术涉及水力压裂试验技术领域，具体而言涉及碎软煤层压裂实验用压裂试块，被构造成立方体形状，包括由上至下分布的煤层顶板层、煤层界面层和煤层；煤层顶板层内被预置模拟井筒，模拟井筒包括竖直井和水平井，在水平井的下部设有多个射流孔；其中，在水平井内设有对应在部分射流孔位置的裂缝构造板。本实用新型专利技术在水平井内设置多个用于在煤层顶板层中构造出裂缝的裂缝构造板，并且多个裂缝构造板被联动的设置，仅当位于水平井末端的薄板受到水流冲击转动时才动作，因此，可同时构造出裂缝，如此，可避免因裂缝由于先后构造顺序的差异而造成的裂缝形成的差异的影响，有利于提高实验的准确性。实验的准确性。实验的准确性。

【技术实现步骤摘要】
碎软煤层压裂实验用压裂试块


[0001]本技术涉及水力压裂试验
，具体而言涉及碎软煤层压裂实验用压裂试块。

技术介绍

[0002]水力压裂的基本原理是将大量混有支撑剂的高压液体通过井筒泵入储层，迫使储层破裂形成人工裂缝，使支撑剂充填裂缝，提高储层渗透性。
[0003]碎软低渗煤层一直被视为地面煤层气抽采的禁区，压裂直井总体单井产量低、稳产期短、衰减快，抽采率低下，其抽采技术尚未取得突破。因此现有技术针对碎软低渗煤层的特点，建立了顶板——煤层——底板的试样模型，在紧邻煤层的顶板岩层中布置水平井，进行水力压裂试验，试验得到，在下伏碎软低渗煤层中形成的裂缝长度，要比直接在碎软低渗煤层中进行水力压裂形成的裂缝更长，压裂改造效果要好，证明了顶板压裂缝穿过煤岩界面进入煤层的可能性。
[0004]目前，申请人希望基于碎软低渗煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展规律，得到碎软低渗煤层顶板水平井压裂可行的有利条件及合理的层位布置方案，在先提出了设置在不同高度层的水平井压裂测试模式试块，并且在试块的模拟水平井中设置了裂缝构造机构，但是，实际实验中发现，裂缝总是在靠近竖直井筒的一侧首先在顶板中形成，专利技术人发现，由于构造裂缝的压板驱动件容易受到水流冲击，水流依次流过多个压板驱动件时，首先被水流冲击的压板驱动件首先形成了裂缝，并在水压下将此裂缝扩展，成为实验中的干扰项，影响水平井水力压裂裂缝扩展规律的判断。
[0005]现有技术文献：
[0006]专利文献1 CN112780265A 用于碎软煤层水力压裂测试的模拟装置

技术实现思路

[0007]本技术提出一种碎软煤层压裂实验用压裂试块，被构造成立方体形状，包括由上至下分布的煤层顶板层、煤层界面层和煤层；
[0008]煤层顶板层内被预置模拟井筒，模拟井筒包括竖直井和水平井，在水平井的下部设有多个射流孔；
[0009]其中，在水平井内设有对应在部分射流孔位置的裂缝构造板，在水平井远离竖直井的一端设有压板驱动件，压板驱动件与所有的裂缝构造板传动连接，裂缝构造板包括伸入到煤层顶板层中的转动切换件，当竖直井内的水流灌入水平井中，并流过压板驱动件时，压板驱动件翻转，使所有的转动切换件同时移动，在煤层顶板层中构造出裂隙。
[0010]优选的，裂缝构造板还包括设置到水平井内壁的转座，转动切换件上固定有转轴，转轴连接到转座，在转轴的外壁还设有连接杆，连接杆与压板驱动件之间通过细长连接线连接。
[0011]优选的，所述细长连接线的直径小于1mm。
[0012]优选的，连接杆迎向水流的一侧被设置成流线型。
[0013]优选的，转动切换件被设置成在重力作用下处于竖直状态。
[0014]优选的，射流孔被设置成垂直于水平井轴线的方形孔，转动切换件处于方形孔中。
[0015]优选的，压板驱动件包括薄板以及限位环，薄板的一端通过限位转轴与水平井连接，当水流流过薄板时，薄板绕限位转轴转动，并在转动预定角度后，被限位环限位。
[0016]优选的，薄板的转动角度小于5
°
。
[0017]优选的，水平井包括上部壳体和下部壳体，上部壳体和下部壳体粘接固定。
[0018]优选的，水平井包括至少两个处于不同高度的水平井段。
[0019]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0020]本技术在水平井内设置多个用于在煤层顶板层中构造出裂缝的裂缝构造板，并且多个裂缝构造板被联动的设置，仅当位于水平井末端的薄板受到水流冲击转动时才动作，因此，可同时构造出裂缝，如此，可避免因裂缝由于先后构造顺序的差异而造成的裂缝形成的差异的影响，有利于提高实验的准确性。
附图说明
[0021]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本技术的各个方面的实施例，其中：
[0022]图1是本技术所示的碎软煤层压裂实验用压裂试块的结构示意图；
[0023]图2是图1中A位置的局部放大结构示意图；
[0024]图3是本技术所示的压板驱动件未翻转状态的示意图；
[0025]图4是本技术所示的压板驱动件翻转状态的示意图；
[0026]图5是图2中B
‑
B位置截面的剖视图；
[0027]图6是本技术所示的碎软煤层压裂实验用压裂试块的另一种结构示意图。
具体实施方式
[0028]为了更了解本技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0029]结合图1
‑
6所示实施例的碎软煤层压裂实验用压裂试块，被构造成立方体形状，包括由上至下分布的煤层顶板层100、煤层界面层200和煤层300。
[0030]煤层顶板层100被使用细砂和水泥混合制成，煤层界面层200被使用石膏、细砂和水泥混合制成，煤层300煤粉、细砂和水泥混合制成，被测试样被构造成200mm*200mm*200mm的立方体，煤层顶板层100、煤层界面层200和煤层300的高度比为6:1:3。
[0031]进一步的，煤层顶板层100内被预置模拟井筒10，模拟井筒10包括竖直井11和水平井12，在水平井12的下部设有多个射流孔13，水平井12在紧邻煤层界面层200的煤层顶板层100压裂，压裂缝能够在垂向上从高应力值的煤层顶板层100向下伏较低应力值的煤层界面层200和煤层300穿层扩展和贯穿；在沿最大水平主应力方向上，由于相对脆性的顶板岩层裂缝转动切换件应力集中，压裂缝不仅在煤层顶板层100中易于纵向延伸形成长的裂缝，而且在纵向延伸的同时，也向下将下伏相对塑性的煤层300撕扯出较长的水力裂缝。
[0032]但是，水平井12与煤层界面层200之间的间距处于什么数值时，可以达到最好的压
裂效果，是需要通过不断试验得出的，为了快速的得到实验数据，专利技术人通过预构造裂缝的方式进行压裂测试。
[0033]因此，结合图2所示，在水平井12内设有对应在部分射流孔13位置的裂缝构造板20，如此，在压裂实验中，竖直井11一端连接高压水泵，水流由竖直井11灌入到水平井12中，在射流孔13的位置通过裂缝构造板20构造出裂缝。
[0034]进一步的，为了保证水平井12下方的裂缝被同时构造出来，在水平井12远离竖直井11的一端设有压板驱动件30，压板驱动件30与所有的裂缝构造板20传动连接，裂缝构造板20包括伸入到煤层顶板层100中的可旋转的转动切换件23。
[0035]当竖直井11内的水流灌入水平井12中，并流过压板驱动件30时，压板驱动件30翻转，使所有的转动切换件23同时移动，在煤层顶板层100中构造出裂隙。
[0036]如此，所有的裂缝被同时构造出来，并在相同的水压下生长，因此，可获得相对准确的实验数据，避免裂缝由于先后被构造出来，导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碎软煤层压裂实验用压裂试块，被构造成立方体形状，其特征在于，包括由上至下分布的煤层顶板层（100）、煤层界面层（200）和煤层（300）；所述煤层顶板层（100）内被预置模拟井筒（10），所述模拟井筒（10）包括竖直井（11）和水平井（12），在所述水平井（12）的下部设有多个射流孔（13）；所述水平井（12）内设有对应于部分射流孔（13）位置的裂缝构造板（20），所述裂缝构造板（20）包括伸入到所述煤层顶板层（100）中的可转动的转动切换件（23），在所述水平井（12）远离所述竖直井（11）的一端设有压板驱动件（30），所述压板驱动件（30）与所有的所述裂缝构造板（20）传动连接；所述水平井（12）内壁设有转座（24），所述转动切换件（23）经由其两侧的转轴（22）转动连接至所述转座（24）并可在转座（24）内转动；所述转轴（22）的外壁还设有连接杆（21），所述连接杆（21）与所述压板驱动件（30）之间通过细长连接线（33）连接；其中，当所述竖直井（11）内的水流灌入所述水平井（12），并流过所述压板驱动件（30）时，所述压板驱动件（30）沿所述水平井（12）的轴线方向发生位移，并带动所述转动切换件（23）沿所述水平井（12）的轴线方向发生位移，在所述煤层顶板层（100）中构造出径向裂隙。2.根据权利要求1所述的碎软煤层压裂实验用压裂试块，其特征在于，所述细长连接线（33）为直径小于1mm的细钢丝或纤维丝...

【专利技术属性】
技术研发人员：平立华，程翔，巫修平，吴财芳，王可新，汤楷，王慧军，武昕普，
申请(专利权)人：中煤长江地质集团有限公司，
类型：新型
国别省市：