一种油气压裂监测实验装置的制作方法

1.本实用新型属于油气压裂监测领域，具体涉及一种油气压裂监测实验装置。


背景技术：

2.压裂裂缝监测技术是指通过一定的仪器装备和技术手段对煤层气、石油、页岩气等压裂全过程进行实时监测和测试评价，通过数据处理，得到裂缝的方向、长、宽、高、导流能力、压裂液的滤失系数、预测产量、计算压裂效益等，从而评价压裂效果。
3.但是，在实际地层上进行压裂裂缝监测的现场布置难度大，环境因素会对监测结果造成影响，如果直接在压裂现场进行布置，容易导致无法准确的获取压裂井的压裂数据。因此，通常会进行相应的压裂试验，以减少现场实际布置时的人力和财力的损失，但是目前市面上缺少模拟效果较好的实验装置。此外，目前，常用的压裂裂缝监测技术主要为地面微地震监测技术，微地震监测数据点发散，计算的裂缝参数比实际值偏大，不能反映每个时刻裂缝的变化和形态，那么，基于压裂裂缝监测技术制作的实验装置也必然难以得到很好的模拟效果。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种油气压裂监测实验装置，所述油气压裂监测实验装置解决了现场布置难度大、成本高、监测到的压裂信号数据精度低的问题。
5.根据本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置，包括：
6.待压裂件；
7.三轴加压系统，用于给所述待压裂件进行加压；
8.空心导电管，其一端伸入所述待压裂件中，所述空心导电管伸入所述待压裂件的管段上设有多个筛孔；
9.液体加压装置，与所述空心导电管的另一端连接，用于向所述空心导电管中灌入压裂液；
10.压裂监测发射系统，其具有第一发射极和第二发射极，所述第一发射极与所述空心导电管的所述另一端电性连接，所述第二发射极用于接地，所述压裂监测发射系统用于向所述空心导电管输入测试电压信号；
11.多个信号采集单元，皆设于所述待压裂件上，多个所述信号采集单元皆用于采集所述待压裂件表面的电场信号；
12.压裂监测接收系统，其具有公共端和多个信号接收端，所述公共端与所述空心导电管的所述另一端电性连接，多个所述信号接收端与多个所述信号采集单元一一对应电性连接。
13.根据本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置，至少具有如下技术效果：通过三轴加压系统可以对待压裂件进行加压，通过液体加压装置可以向空心导电管灌入压裂
液，从而可以对待压裂件进行压裂，通过多个信号采集单元、压裂监测发射系统和压裂监测接收系统则可以实时监测到压裂过程中待压裂件表面的电场信号的变化，从而采集实时的压裂信号数据，以便对裂缝参数进行分析，解决了现场布置难度大、成本高、监测到的压裂信号数据精度低的问题。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述待压裂件为正方体结构。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述正方体结构的多个表面上皆开设有多个凹槽和多个引线槽，每个所述凹槽中皆对应设置有一个所述信号采集单元，多个所述引线槽皆用于放置所述信号采集单元的引线。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述正方体结构每个表面上的多个所述凹槽皆等间距设置。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述正方体结构上设有所述凹槽的表面皆设有绝缘密封层，所述绝缘密封层用于将所述信号采集单元密封在所述凹槽中，以及将所述引线密封在所述引线槽中。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述空心导电管垂直于所述三轴加压系统的加压方向设置。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述信号采集单元采用金属片传感器。
20.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
21.本实用新型的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1是本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置的连接示意图；
23.图2是本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置的结构示意图；
24.图3是本实用新型实施例的信号采集单元的布设结构图。
25.附图标记：
26.待压裂件100、凹槽110、引线槽120；
27.三轴加压系统200；
28.空心导电管300、筛孔310；
29.液体加压装置400；
30.压裂监测发射系统500；
31.信号采集单元600；
32.压裂监测接收系统700。
具体实施方式
33.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
36.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
37.下面参考图1至图3描述根据本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置。
38.根据本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置，包括：待压裂件100、三轴加压系统200、空心导电管300、液体加压装置400、压裂监测发射系统500、多个信号采集单元600、压裂监测接收系统700。三轴加压系统200，用于给待压裂件100进行加压；空心导电管300，其一端伸入待压裂件100中，空心导电管300伸入待压裂件100的管段上设有多个筛孔310；液体加压装置400，与空心导电管300的另一端连接，用于向空心导电管300中灌入压裂液；压裂监测发射系统500，其具有第一发射极和第二发射极，第一发射极与空心导电管300的另一端电性连接，第二发射极用于接地，压裂监测发射系统500用于向空心导电管300输入测试电压信号；多个信号采集单元600，皆设于待压裂件100上，多个信号采集单元600皆用于采集待压裂件100表面的电场信号；压裂监测接收系统700，其具有公共端和多个信号接收端，公共端与空心导电管300的另一端电性连接，多个信号接收端与多个信号采集单元600一一对应电性连接。
39.通过三轴加压系统200对待压裂件100进行加压，使待压裂件100受到的压力值等于需要模拟的实际地层的压力值。之后，通过液体加压装置400向空心导电管300灌入压裂液，从而使压裂液从多个筛孔310中对待压裂件100进行压裂，可以实现模拟实际地层的压裂过程。将压裂监测发射系统500的第一发射极与空心导电管300电性连接，第二发射极接地，从而可以通过第一发射极向空心导电管300输入测试电压信号。在待压裂件100上设置多个信号采集单元600，可以采集待压裂件100表面多个检测点的电场信号，从而反映在灌入压裂液的过程中多个不同的检测点的电场信号的变化。压裂监测接收系统700的多个信号接收端与多个信号采集单元600一一对应电性连接，公共端与空心导电管300的另一端电性连接，可以构成一个回路，从而可以接收到多个信号采集单元600采集到的多个检测点的电场信号，实现实时监测压裂过程中待压裂件100表面的电场信号的变化，并存储实时的压裂信号数据，以便通过压裂信号数据的变化规律对裂缝参数进行分析。上述电场信号为电位信号，信号采集单元600采集的电位信号为待压裂件100表面与空心导电管300的电位差。
40.根据本实用新型实施例的油气压裂监测实验装置，通过三轴加压系统200可以对待压裂件100进行加压，通过液体加压装置400可以向空心导电管300灌入压裂液，从而可以对待压裂件100的内部进行压裂，通过多个信号采集单元600、压裂监测发射系统500和压裂监测接收系统700则可以实时监测到压裂过程中待压裂件100表面的电场信号的变化，从而
采集实时的压裂信号数据，以便通过压裂信号数据的变化规律对裂缝参数进行分析，解决了现场布置难度大、成本高、监测到的压裂信号数据精度低的问题。
41.在本实用新型的一些实施例中，参考图1和图2，待压裂件100为正方体结构。空心导电管300从正方体结构的任一表面插入，正方体结构的多个表面上皆设置有多个信号采集单元600，通过液体加压装置400将压裂液从空心导电管300的管口灌入后，多个信号采集单元600则可以采集待压裂件100表面上的多个检测点的电场信号，而正方体结构的任一表面上的多个信号采集单元600都处于同一水平面上，相当于位于同一等势面，多个信号采集单元600的初始电压值相对于空心导电管300都是相同的，可以更好的反映压裂液压裂待压裂件100的电场信号变化，从而使分析得出的裂缝参数更精确。在此，需要说明的是，待压裂件100还可以为圆柱体结构、长方体结构等，不能看作是对本实用新型的限定。
42.在本实用新型的一些实施例中，参考图2和图3，正方体结构的多个表面上皆开设有多个凹槽110和多个引线槽120，每个凹槽110中皆对应设置有一个信号采集单元600，多个引线槽120皆用于放置信号采集单元600的引线。将信号采集单元600设置在凹槽110中，可以将信号采集单元600固定得更牢靠，不易从待压裂件100上脱落，减少因部分信号采集单元600脱落而导致的重复实验。将信号采集单元600的引线设置在引线槽120中，可以避免引线拉扯使得信号采集单元600脱落，能更好地将信号采集单元600固定在凹槽110中。信号采集单元600和其引线皆以内嵌方式固定在待压裂件100上，也可以方便后续设置绝缘密封层以隔绝三轴加压系统200的电场干扰。
43.在本实用新型的一些实施例中，参考图2，正方体结构每个表面上的多个凹槽110皆等间距设置。正方体结构每个表面上的多个凹槽110皆等间距设置使得多个信号采集单元600之间的间距相同，相邻两个检测点的距离相同，可以方便监测多个均匀分布的检测点的电场信号从零时刻开始在时间上的信号变化，从而方便后续分析裂缝的变化规律，为指导实际压裂监测工程提供指导依据。
44.在本实用新型的一些实施例中，正方体结构上设有凹槽110的表面皆设有绝缘密封层，绝缘密封层用于将信号采集单元600密封在凹槽110中，以及将引线密封在引线槽120中。采用绝缘密封层将信号采集单元600密封在凹槽110中，以及将引线密封在引线槽120中，可以防止三轴加压系统200和信号采集单元600的电场互相影响，避免因电场干扰而导致实验结果不准确。绝缘密封层可以采用塑料隔板、硬纸板等绝缘物，需要说明的是，绝缘密封层的材质并不能看作是对本实用新型的限定，只要是绝缘的即可。
45.在本实用新型的一些实施例中，参考图2，空心导电管300垂直于三轴加压系统200的加压方向设置。如图2所示，三轴加压系统200的三个轴分别位于待压裂件100的上方、左方和右方，空心导电管300垂直于三轴加压系统200的加压方向也就是待压裂件100的正面设置可以方便通过液体加压装置400向空心导电管300灌入压裂液，不会妨碍三轴加压系统200对待压裂件100进行加压，也不会妨碍液体加压装置400的设置。在此，需要说明的是，空心导电管300也可以不完全垂直于三轴加压系统200的加压方向设置，偏转一个小角度设置也可，不能看作是对本实用新型的限定。
46.在本实用新型的一些实施例中，参考图2和图3，信号采集单元600采用金属片传感器。金属片传感器可以检测待压裂件100内部压裂过程的电场信号，且金属片传感器的体积小，易于设置在凹槽110中，且能满足本实用新型设置多个检测点的需求，不会限制待压裂
件100的大小，可以整体缩小实验装置的体积，降低成本。
47.在本实用新型的一些实施例中，参考图2，待压裂件100为边长为a的正方体结构，空心导电管300从正方体结构正面的中心位置插入，空心导电管300的一端没入正方体结构内2*a/3位置处，另一端露出正方体结构表面5cm。空心导电管300的长度为a/10。正方体结构的上表面、下表面、左表面和右表面分别开设有深度皆为1mm的多个凹槽110和引线槽120，且每个表面上的多个凹槽110皆等间距设置，每个凹槽110中皆对应设置有一个金属片传感器，使得空心导电管300到上、下、左、右四个表面的距离相等，能更好地反映出待压裂件100内部压裂过程中待压裂件100表面的多个检测点的电场信号变化，从而使得后续的裂缝参数分析结果更精确。凹槽110为圆形槽，引线槽120为条形槽，皆对应金属片传感器和其引线的形状设置，一方面可以更好地固定金属片传感器和其引线，另一方面可以减少工作量，节约待压裂件100的表面面积，从而可以设置更多的金属片传感器，增加更多检测点，使得裂缝数据更多、更精确。待压裂件100可以为水泥岩样，也可以为天然岩样。空心导电管300可以为金属材质的空心管，也可以为其他可以导电的空心管。需要说明的是，上述对待压裂件100、空心导电管300、凹槽110和引线槽120的形状、大小以及材质的描述不能看作是对本实用新型的限定。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.尽管上述结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。