一种深部热储压裂、渗流、驱替一体化测试装置及方法

专利主权项内容

1.一种深部热储压裂、渗流、驱替一体化测监装置，其特征在于，包括：真三轴模型部分(8)，用于为实验岩样提供实验模拟环境；循环加热系统，用于向真三轴模型部分(8)进行实时加热保温，对实验模拟环境内的实验岩样进行换热模拟，并反馈换热效率；压裂系统，用于向真三轴模型部分(8)注入包括水、酸、超临界CO中的一种或任意组合的压裂流体，对实验模拟环境内的实验岩样进行压裂、渗流、驱替实验；2伺服加载系统(12)，用于为真三轴模型部分(8)提供静态加载及液态加载，对实验模拟环境内的实验岩样提供围压，模拟实际地层压力条件；出口计量系统，用于监测压裂系统向真三轴模型部分(8)的流体注入和产出状态；实时监测与控制系统(18)，包括控制系统和监测系统；所述控制系统用于对实验岩样进行温度、压力、流体进出的实时优化控制；所述监测系统用于实时监测记录岩样裂缝、磁化率、电阻率及压力数据，完成对深部热储压裂、渗流、驱替的一体化测量与监控；所述真三轴模型部分(8)具体包括：支架(71)；腔体(80)，固定设于所述支架(71)上，所述腔体(80)内设有导轨；滚珠丝杠(72)，转动设于所述支架(71)上，所述滚珠丝杠(72)平行设于所述导轨上，所述滚珠丝杠(72)的一端固定设有手柄(73)；岩样托(81)，滑动设于所述导轨上，所述岩样托(81)与所述滚珠丝杠(72)传动配合，所述岩样托(81)上固定设有前盖(79)，所述前盖(79)与所述腔体(80)的大小位置相对应；其中，将岩样放置在岩样托(81)上后，利用手柄(73)转动滚珠丝杠(72)，将岩样送入腔体(80)中，同时，前盖(79)与腔体(80)贴合，将前盖(79)与腔体(80)密封固定；所述循环加热系统具体包括：补液油罐(17)；大排量加载泵(16)，与腔体(80)相连，用于对腔体(80)内部进行快速充液以缩短实验时间；高压循环泵(13)，与腔体(80)相连，其中在大排量加载泵(16)对腔体(80)充液后，启动高压循环泵(13)使腔体(80)内氟油进行循环流动；氟油加热器(14)，连接在高压循环泵(13)出口，氟油加热器(14)用于将氟油加热至200℃，并保证环腔围压在0～10MPa；环压跟踪泵(15)，与补液油罐(17)相连，其中当压力传感器检测到环腔围压低于设定围压时，启动环压跟踪泵(15)，将补液油罐(17)中的氟油泵入系统，以控制围压；所述压裂系统具体包括：压裂流体储罐(1)，存有气态的压裂流体；压裂流体冷却盘管(4)，放置在低温浴槽(3)中，压裂流体冷却盘管(4)通过净化器(2)与压裂流体储罐(1)相连；压裂流体高压注入泵(5)，与压裂流体冷却盘管(4)相连；其中当打开压裂流体储罐(1)顶部阀门后，以CO为例的气态的压裂流体经净化器(2)进入压裂流体冷却盘管(4)变为液态的压裂流体流入压裂流体高压注入泵(5)，压裂流体高压注入泵(5)设置有配套制冷夹套，高压注入泵(5)中依然为液态的压裂流体；2压裂流体加热系统(7)，与压裂流体高压注入泵(5)相连；其中当打开高压注入泵(5)顶部闸阀时，液态的压裂流体直接进入压裂流体加热系统(7)，从而变为气态，体积迅速扩大从而变为超临界的压裂流体进入压裂井眼进行压裂实验；搅拌容器(6)，与压裂流体高压注入泵(5)和压裂流体加热系统(7)相连；其中当打开压裂流体高压注入泵(5)侧路闸阀时，液态的压裂流体首先进入搅拌容器(6)，与搅拌容器(6)中的压裂液或携砂压裂液混合后再进入压裂流体加热系统(7)中，经压裂流体加热系统(7)后，压裂液压力迅速增大，完成超临界压力压裂实验；所述伺服加载系统(12)具体包括：五个伺服油缸(88)，包括设于所述腔体(80)左右两侧的X向左伺服油缸(74)和X向右伺服油缸(76)、设于所述腔体(80)前后两侧的Y向左伺服油缸(77)和Y向右伺服油缸(78)、设于所述腔体(80)上部的Z向伺服油缸(75)；液压驱动装置，包括：储油罐(82)；液压泵站(83)，与储油罐(82)相连，液压泵站(83)用于将液压油从储油罐(82)泵入真三轴模型部分(8)，为真三轴模型部分(8)提供恒定的油压，液压泵站(83)出口管路上设置有用于对系统整体压力测量的压力测试装置；伺服跟踪泵(84)，与每个伺服油缸(88)一一对应，伺服跟踪泵(84)出口连接单向阀(85)及压力表(87)，所述压力表(87)用于监测伺服油缸(88)的压力；其中当设定压力低于误差标准或者低于设定伺服油缸(88)所需的实验压力时，压力表(87)将信号传输至实时监测与控制系统(18)，启动伺服跟踪泵(84)以维持每个伺服油缸(88)所需的压力精度及压力；伺服阀(86)，与五个伺服油缸(88)相连，伺服阀(86)用于切换伺服油缸(88)的驱动和卸载模式，使伺服油缸(88)实现对真三轴模型的加压和卸压；过滤器，设于液压泵站(83)及每个伺服跟踪泵(84)的入口侧，过滤器用于净化液压油，防止对系统精度造成影响；单向阀(85)，设于液压泵站(83)及每个伺服跟踪泵(84)的出口侧，单向阀(85)用于防止压力过高造成管路爆破或带来其他安全隐患。