一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及实验装置技术领域，尤其涉及到一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置。
【背景技术】
[0002]在水力压裂的实验研究方面，国内已有的装置及方法主要有两类，一类是拟三轴实验装置及方法，将煤岩试样置于拟三轴应力条件下开展压裂实验；另一类是真三轴实验装置及方法，将煤岩试样置于真三轴应力条件下开展压裂实验。但是煤岩体在井下是处于瓦斯环境中的，而且煤岩体在地下所受的应力环境必然是各向不同的应力，因此在瓦斯环境中真三轴应力条件下的压裂实验更符合现场实际条件且更具意义。
[0003]但是柱状煤岩体一般均用于拟三轴试验，将试样置于压力罐中，利用油压或气压加载，此时试样承受的是拟三轴应力，应力方向是由试样表面指向截面的圆心，这种应力条件是不符合真实情况的。先向压力罐中加入一定压力的瓦斯气体，使试样吸附一段时间，这样更符合煤岩体处于瓦斯环境中的情况，目前对瓦斯环境中的圆柱体试样在真三轴条件下的水力压裂实验装置还未见报道，从模拟井下瓦斯环境、真实应力条件两个方面考虑，研制一种可对易于加工的圆柱体试样进行瓦斯环境中三向应力加载的水力压裂实验装置是有必要的。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可对易于加工的圆柱体试样在一定压力的瓦斯气体环境中施加三向应力的水力压裂实验装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，包括可容纳圆柱体煤样的密封罐体、瓦斯注入单元、应力加载单元和水力压裂单元;所述瓦斯注入单元通入所述密封罐体内注入瓦斯气体，所述应力加载单元向所述密封罐体内的圆柱体煤样施加三向应力;所述水力压裂单元通入所述密封罐体对圆柱体煤样进行注水压裂。
[0006]优选的，所述密封罐体包括侧壁、封盖和底座;所述的封盖通过螺母与侧壁连接。
[0007]优选的，所述瓦斯注入单元包括瓦斯气瓶、减压阀、气压管、卸压管和卸压阀；所述瓦斯气瓶通过减压阀与气压管相连，所述气压管通入到所述密封罐体内，所述卸压管通过三通与气压管相连，所述卸压管上设有卸压阀。
[0008]优选的，所述应力加载单元包括压舌、钢筒、弧形钢板、柱形垫块、高压胶囊、高压胶管、压力表和加压栗;所述压舌与封盖连接;所述钢筒与密封罐体的侧壁连接;所述钢筒的前端分别对应连接弧形钢板，其中，三个钢筒内分别安装有柱形垫块和高压胶囊，所述高压胶囊通过高压胶管与压力表和加压栗连接；
[0009]优选的，所述水力压裂单元包括压裂管、压裂栗、水箱和水压记录仪。所述压裂栗与压裂管连接，所述压裂管依次通过密封罐体的侧壁和弧形钢板通入到圆柱体煤样内，所述水压记录仪通过三通与压裂管连接。
[0010]本实用新型的有益效果为:使用本装置，能够很好地模拟一种真实的井下煤体环境，并能对不同瓦斯压力下、不同应力条件下的煤体开展水力压裂实验。
【附图说明】
[0011]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
[0012]图I为本实用新型整体结构的示意图；
[0013]图2为本实用新型平面结构的示意图。
[0014]图中，I—侧壁，2—底座，3—封盖，4—螺母，5—瓦斯气瓶，6—减压阀，7—气压管，8一二通，9一卸压管，10—卸压阀，11一压舌，12—钢筒，13—弧形钢板，14一柱形塾块，15一高压胶囊，16—高压胶管，17—压力表，18—加压栗，19一压裂管，20—压裂栗，21—水箱，22—水压记录仪。
【具体实施方式】
[0015]如图1、图2所示，一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，包括密封罐体、瓦斯注入单元、应力加载单元和水力压裂单元;密封罐体包括侧壁I、底座2和封盖3，封盖3通过螺母4与侧壁I连接;瓦斯注入单元包括瓦斯气瓶5、减压阀6、气压管7、三通8、卸压管9和卸压阀10，瓦斯气瓶5通过减压阀6与气压管7相连，气压管7通入到密封罐体内，卸压管9通过三通8与气压管7相连，卸压管9上设有卸压阀10;应力加载单元包括压舌11、钢筒12、弧形钢板13、柱形垫块14、高压胶囊15、高压胶管16、压力表17和加压栗18，压舌11与封盖3连接，钢筒12与密封罐体的侧壁I连接，钢筒12的前端分别对应连接弧形钢板13，其中，三个钢筒12内分别安装有柱形垫块14和高压胶囊15，高压胶囊15通过高压胶管16与压力表17和加压栗18连接;水力压裂单元包括压裂管19、压裂栗20、水箱21和水压记录仪22，压裂栗20与压裂管19连接，压裂管19依次通过密封罐体的侧壁I和弧形钢板13通入到圆柱体煤样内，水压记录仪22通过三通与压裂管19连接。
[0016]工作时，
[0017]第一步，圆柱体煤样放置于密封罐体内；
[0018]第二步，打开减压阀6，利用瓦斯气瓶5向密封罐体内注入指定压力的瓦斯气体，并恒压48小时；
[0019]第三步，利用加压栗18，通过高压胶管16向高压胶囊15施加压力，使高压胶囊15膨胀并推动柱形垫块14，从而完成了对圆柱体煤样施加水平应力；
[0020]第四步，利用试验压力机通过压舌11向圆柱体煤样施加竖向应力；
[0021 ]第五步，开启水压记录仪22和压裂栗20，向圆柱体煤样注水压裂。
[0022]采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，本发明能模拟一种真实的井下煤体环境，并能对不同瓦斯压力下、不同应力条件下的煤体开展水力压裂实验，其结构和方法简单，易于操作。
[0023]最后所应说明的是，以上【具体实施方式】仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，其特征在于，它包括可容纳圆柱体煤样的密封罐体、瓦斯注入单元、应力加载单元和水力压裂单元;所述瓦斯注入单元通入所述密封罐体内注入瓦斯气体，所述应力加载单元向所述密封罐体内的圆柱体煤样施加三向应力;所述水力压裂单元通入所述密封罐体对圆柱体煤样进行注水压裂。2.根据权利要求I所述的一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，其特征在于，所述的密封罐体包括侧壁、封盖和底座;所述的封盖通过螺母与侧壁连接。3.根据权利要求I所述的一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，其特征在于，所述的瓦斯注入单元包括瓦斯气瓶、减压阀、气压管、卸压管和卸压阀；所述瓦斯气瓶通过减压阀与气压管相连，所述气压管通入到所述密封罐体内，所述卸压管通过三通与气压管相连，所述卸压管上设有卸压阀。4.根据权利要求I所述的一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，其特征在于，所述的应力加载单元包括压舌、钢筒、弧形钢板、柱形垫块、高压胶囊、高压胶管、压力表和加压栗;所述压舌与封盖连接;所述钢筒与密封罐体的侧壁连接;所述钢筒的前端分别对应连接弧形钢板，其中，三个钢筒内分别安装有柱形垫块和高压胶囊;所述高压胶囊通过高压胶管与压力表和加压栗连接。5.根据权利要求I所述的一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置，其特征在于，所述的水力压裂单元包括压裂管、压裂栗、水箱和水压记录仪;所述压裂栗与压裂管连接，所述压裂管依次通过密封罐体的侧壁和弧形钢板通入到圆柱体煤样内，所述水压记录仪通过三通与压裂管连接。
【专利摘要】本实用新型提供了一种含瓦斯柱状煤体三向应力条件下水力压裂实验装置。包括可容纳圆柱体煤样的密封罐体、瓦斯注入单元、应力加载单元和水力压裂单元；所述瓦斯注入单元通入所述密封罐体内注入瓦斯气体，所述应力加载单元向所述密封罐体内的圆柱体煤样施加三向应力；所述水力压裂单元通入所述密封罐体对圆柱体煤样进行注水压裂。本实用新型的有益效果为：使用本装置，能够很好地模拟一种真实的井下煤体环境，并能对不同瓦斯压力下、不同应力条件下的煤体开展水力压裂实验。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN205154126
【申请号】CN201520931414
【发明人】朱荟群, 代飞亚, 高理鹏, 马衍坤, 武宁, 王静宇, 王天骄, 刘义, 滕雪
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月19日