1.本发明属于煤层开采模式试验技术领域，涉及一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置。
背景技术：2.水力压裂法是一种绝对地应力测量方法。测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。在实际应用前，为了取得良好的施工效果，往往需要进行相应地质条件的水力压裂测试，可为后续实际施工提供更加精确的方案和保障施工效果。
3.公开号为cn112780265a的用于碎软煤层水力压裂测试的模拟装置，可以获得水平段所处的深度与煤层裂缝之间的关系、射孔的分布和间距与煤层裂缝之间的关系，以及天然裂缝的存在位置和方向对于煤层裂缝产生的关系，同时也可以获得上述影响因素对于裂缝产生影响的权重，以期指导煤层气高效抽采提高生产的方向；但是水力压裂测试模拟设备在实际使用过程中，忽视不同地质应力对压裂效果而产生的影响，并且不同的地质条件和所在地层深度，均会产生不同形式的压裂效果，在模式过程中，无法准确模拟出相应的地质形态，对模拟试验无法提供精确的模拟数据。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明为了解决现有的水力压裂测试模拟设备在实际使用过程中，无法准确模拟出相应的地质形态，无法提供精确的模拟数据，无法有效指导煤层气高效抽采提高生产效率的问题，提供一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，包括第一壳体、第二壳体，第一壳体和第二壳体合并构成一个内部为圆柱体腔体的模拟装置，第一壳体和第二壳体两端圆心位置处设置有插孔，插孔内部插接有测试管，测试管外壁沿圆周环绕设置有煤层样本，煤层样本外侧设置有硅胶介质；第二壳体上表面设置有对称分布的压力传感器和进气接口，测试管一端焊接有便于输送压裂液的端口，且测试管表面开设有等距分布的通孔。
7.本基础方案的有益效果在于：通过设置进气口，可以向第一壳体和第二壳体内部注入空气，气压增加，能够对硅胶介质表面进行压迫，使得硅胶介质内部产生收缩，端口将增压后的压裂液注入测试管中，随着压裂液的压力增加，压裂液可通过通孔喷出，并贯穿煤层样本，在硅胶介质内形成不同形态的裂缝，实现模拟煤层所在地层的压力和显示出裂缝的分布形态。
8.进一步，第一壳体和第二壳体相对一侧表面均焊接于定位条，第一壳体和第二壳体通过定位条之间插接有等距分布的若干螺栓，第一壳体和第二壳体通过螺栓固定连接。
有益效果：通过焊接于定位条，螺栓将定位条固定，确保第一壳体和第二壳体连接的稳定性。
9.进一步，第一壳体与第二壳体边缘处均嵌设有密封垫，密封垫均贴合于插孔内部，位于插孔内部的密封垫部分内壁与测试管外壁相贴合。有益效果：通过密封垫，避免气压的泄露。
10.进一步，第一壳体与第二壳体表面均嵌入安装有对称分布的观察窗。有益效果：便于工作人员观察壳体内部情况。
11.进一步，通孔布置范围小于煤层样本所在范围。有益效果：便于压裂液通过通孔喷出后贯穿煤层样本。
12.进一步，硅胶介质采用透明硅胶材料设计。
13.进一步，测试管远离端口的一端对称设置有两个螺口，螺口上分别转动套接有固定套。有益效果：通过固定套能够将测试管固定。
14.进一步，端口的外壁直径大于插孔内壁直径。
15.进一步，端口连接外部压裂液输送泵，进气接口连接外部增压泵。有益效果：压裂液注入测试管内部，使得压裂液增压后将煤层样本冲开，在硅胶介质内部构成裂缝，用于模拟压裂形态；增压泵通过进气接口内部注入空气，增加第一壳体与第二壳体内部的气压，可对硅胶介质产生压迫，可模拟出不同地质的硬度。
16.进一步，压力传感器与增压泵和压裂液输送泵共同连接至控制器，控制器能够显示压力传感器的数值。有益效果：便于工作人员了解第一壳体和第二壳体内部的气压，同时便于调节增压泵和压裂液输送泵的工作状态。
17.本发明的有益效果在于：
18.1、本发明所公开的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，通过采集模拟所在地区的煤层样本，经过除杂、粉碎压制后，在测试管表面制成煤层样本，并且在煤层样本表面设置了硅胶介质，可用来模拟煤层所在地层的压力和显示出裂缝的分布形态，将第一壳体与第二壳体闭合后，进气接口可通过增压泵向第一壳体和第二壳体内部注入空气，使得第一壳体和第二壳体内部气压增加，能够对硅胶介质表面进行压迫，使得硅胶介质内部产生收缩，引起硅胶介质内部压力增加的效果，端口将增压后的压裂液注入测试管中，随着压裂液的压力增加，压裂液可通过通孔喷出，并贯穿煤层样本，在硅胶介质内形成不同形态的裂缝，可实现压裂模拟的效果。
19.2、本发明所公开的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，操作人员可通过调节硅胶介质所在空间的气压，可达到调节硅胶介质内部压力的效果，可进行不同深度以及煤层特性的水力压裂模拟，实际使用更加灵活，可适配不同的煤层特性，为后续施工提供精准的依据。
20.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
21.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
22.图1为本发明用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置剖视结构示意图；
23.图2为本发明用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置主视结构示意图；
24.图3为本发明用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置插孔局部剖视结构示意图。
25.附图标记：第一壳体1、测试管2、第二壳体3、压力传感器4、硅胶介质5、煤层样本6、进气接口7、端口8、通孔9、固定套10、观察窗11、定位条12、密封垫13、螺栓14、螺口15、插孔16。
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，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的具体含义。
29.实施例一：
30.如图1～3所示的一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，包括第一壳体1、第二壳体3，第一壳体1和第二壳体3合并构成一个内部为圆柱体腔体的模拟装置，第一壳体1和第二壳体3两端圆心位置处设置有插孔16，插孔16内部插接有测试管2，测试管2外壁沿圆周环绕设置有煤层样本6，煤层样本6外侧设置有用透明硅胶材料设计的硅胶介质5；第二壳体3上表面设置有对称分布的压力传感器4和进气接口7，测试管2一端焊接有便于输送压裂液的端口8，且测试管2表面开设有等距分布的通孔9，通孔9布置范围小于煤层样本6所在范围，便于压裂液通过通孔9喷出后贯穿煤层样本6；端口8的外壁直径大于插孔16内壁直径，且测试管2远离端口8的一端对称设置有两个螺口15，螺口15上分别转动套接有固定套10，通过固定套10能够将测试管2固定。
31.第一壳体1和第二壳体3相对一侧表面均焊接于定位条12，第一壳体1和第二壳体3
通过定位条12之间插接有等距分布的三个螺栓14，第一壳体1和第二壳体3通过螺栓14固定连接，通过焊接于定位条12，螺栓14将定位条12固定，确保第一壳体1和第二壳体3连接的稳定性。
32.第一壳体1与第二壳体3边缘处均嵌设有密封垫13，密封垫13均贴合于插孔16内部，位于插孔16内部的密封垫13部分内壁与测试管2外壁相贴合，密封垫13可对第一壳体1和第二壳体3之间的缝隙进行有效密封，起到良好的气密性，并且第一壳体1与第二壳体3采用可拆卸式设计，能够方便工作人员更换测试管2。
33.第一壳体1与第二壳体3表面均嵌入安装有对称分布的观察窗11，便于工作人员观察壳体内部情况。
34.端口8连接外部压裂液输送泵，压裂液注入测试管2内部，使得压裂液增压后将煤层样本6冲开，在硅胶介质5内部构成裂缝，用于模拟压裂形态；进气接口7连接外部增压泵，增压泵通过进气接口7内部注入空气，增加第一壳体1与第二壳体3内部的气压，可对硅胶介质5产生压迫，可模拟出不同地质的硬度。
35.实施例二：
36.实施例二与实施例一的不同点在于：压力传感器4与增压泵和压裂液输送泵共同连接至控制器，控制器能够显示压力传感器4的数值，便于工作人员了解第一壳体1和第二壳体3内部的气压，同时便于调节增压泵和压裂液输送泵的工作状态。
37.该一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置使用时，采用煤层所在开采的样本，进行除杂，将样本中的石块杂质清除，随后进行粉碎，将煤层所在样本粉碎至粉末状，添加至粘合剂，进行压制，使得煤层样本6在测试管2外壁构成稳定的形态；将压裂液注通过端口8注入测试管2内部，使得压裂液增压后将煤层样本6冲开，在硅胶介质5内部构成裂缝，用于模拟压裂形态；第一壳体1与第二壳3闭合后，进气接7可通过增压泵向第一壳体1和第二壳体3内部注入空气，使得第一壳体1和第二壳体3内部气压增加，能够对硅胶介质5表面进行压迫，使得硅胶介质5内部产生收缩，引起硅胶介质5内部压力增加的效果，端口8将增压后的压裂液注入测试管2中，随着压裂液的压力增加，压裂液可通过通孔9喷出，并贯穿煤层样本6，在硅胶介质5内形成不同形态的裂缝，可实现压裂模拟的效果。
38.工作人员可通过调节硅胶介质5所在空间的气压，即可达到调节硅胶介质5内部压力的效果，可进行不同深度以及煤层特性的水力压裂模拟，实际使用更加灵活，可适配不同的煤层特性，为后续施工提供精准的依据。
39.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，包括第一壳体、第二壳体，所述第一壳体和第二壳体合并构成一个内部为圆柱体腔体的模拟装置，所述第一壳体和第二壳体两端圆心位置处设置有插孔，所述插孔内部插接有测试管，所述测试管外壁沿圆周环绕设置有煤层样本，所述煤层样本外侧设置有硅胶介质；所述第二壳体上表面设置有对称分布的压力传感器和进气接口，所述测试管一端焊接有便于输送压裂液的端口，且测试管表面开设有等距分布的通孔。2.如权利要求1所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体相对一侧表面均焊接于定位条，第一壳体和第二壳体通过定位条之间插接有等距分布的若干螺栓，第一壳体和第二壳体通过螺栓固定连接。3.如权利要求2所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述第一壳体与第二壳体边缘处均嵌设有密封垫，密封垫均贴合于插孔内部，位于插孔内部的密封垫部分内壁与测试管外壁相贴合。4.如权利要求3所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述第一壳体与第二壳体表面均嵌入安装有对称分布的观察窗。5.如权利要求1所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述通孔布置范围小于煤层样本所在范围。6.如权利要求1所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述硅胶介质采用透明硅胶材料设计。7.如权利要求1所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述测试管远离端口的一端对称设置有两个螺口，螺口上分别转动套接有固定套。8.如权利要求7所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述端口的外壁直径大于插孔内壁直径。9.如权利要求1所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述端口连接外部压裂液输送泵，进气接口连接外部增压泵。10.如权利要求9所述的用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，其特征在于，所述压力传感器与增压泵和压裂液输送泵共同连接至控制器，控制器能够显示压力传感器的数值。
技术总结本发明涉及一种用于松软特厚煤层水力压裂测试的模拟装置，属于煤层开采模式试验技术领域，包括第一壳体、第二壳体，第一壳体和第二壳体合并构成一个内部为圆柱体腔体的模拟装置，第一壳体和第二壳体两端圆心位置处设置有插孔，插孔内部插接有测试管，测试管外壁沿圆周环绕设置有煤层样本，煤层样本外侧设置有硅胶介质；第二壳体上表面设置有对称分布的压力传感器和进气接口，测试管一端焊接有便于输送压裂液的端口，且测试管表面开设有等距分布的通孔；通过采集模拟所在地区的煤层样本，经过除杂、粉碎压制后，在测试管表面制成煤层样本，并且在煤层样本表面设置了硅胶介质，可用来模拟煤层所在地层的压力和显示出裂缝的分布形态。态。态。
技术研发人员：王建军 张锋 王振 赵旭生 耿延辉 邹洋 李蕾 曲孔典 吴蔚 乔伟 林德财 刘培东 张强 段佳鑫
受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/5
