(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210727173.8 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 东北石油大 学 地址 163319 黑龙江省大庆市高新 技术开 发区学府街9 9号 (72)发明人 孙启冀　普翩　刘玲　杨克森　 王成旗　王春生　 (74)专利代理 机构 哈尔滨东方专利事务所 23118 专利代理师 曹爱华 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/06(2006.01) G01N 3/12(2006.01) (54)发明名称 真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固 定装置 (57)摘要 本发明涉及的是真三轴储层原位状态水力 压裂实验岩心固定装置， 它包括包括8个模块， 每 个模块均具有岩心弧面， 岩心弧面的边缘均为齿 形， 8个模块通过上层4个和下层4个对合在一起 组装成一个立方体， 8个模块的岩心弧面拼合成 圆柱形空腔， 圆柱形空腔为岩心腔且位于立方体 的中心， 相邻两个模块的拼合面均具有轮齿面且 轮齿面之间对称设置； 上层4个模块还具有注入 管弧面， 上层4个模块的注入管弧面拼合成压裂 液注入管柱 孔， 注压裂液管插入到压裂液注入管 柱孔并与 岩心腔相通； 每个模块 设置有声发射探 头通孔， 8个模块组装成立方体后， 尼龙扎带通过 绑扎槽将8个模块锁死固定。 本发明保护了岩心 的完整性， 保证 了岩心裂缝的原生 性和准确性。 权利要求书1页 说明书7页 附图7页 CN 115248151 A 2022.10.28 CN 115248151 A 1.一种真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 其特征在于： 这种真三轴储 层原位状态水力压裂实验岩心固定装置包括8个模块， 每个模块均采用双相不锈钢或硬质 橡胶制成， 每个模块均具有岩心弧面， 岩心弧面的边缘均为齿 形， 8个模块通过上层4个和下 层4个对合在一起组装成一个立方体，  8个模块的岩心弧面拼合成圆柱形 空腔， 圆柱形 空腔 为岩心腔且位于立方体的中心， 相邻两个模块的拼合面均具有轮齿面且轮齿面之 间对称设 置； 上层4个模块还具有注入管弧面， 上层4个模块的注入 管弧面拼合成压裂液注入 管柱孔， 注压裂液管插入到压裂液注入管柱孔并与岩心腔相通； 每个模块外侧的三个水平面上均设 置了声发射检测数据传输线走线槽； 各模块均具有水平线槽和竖直线槽， 水平线槽和竖直 线槽呈十字交叉状， 线槽交汇处设置有声发射探头通孔， 8个模块组装成立方体后， 各水平 线槽形成环绕立方体的水平框形绑扎槽， 各竖直线槽形成环绕立方体的竖直框形绑扎槽， 尼龙扎带分别通过 水平框形绑扎槽、 竖直框形绑扎槽将8个模块锁死固定 。 2.根据权利要求1所述的真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 其特征在 于： 所述的岩心腔放置岩心， 注压裂液 管注入端与岩心采用承 插粘合或螺纹连接 。 3.根据权利要求2所述的真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 其特征在 于： 所述的每 个模块均设置有吊耳螺 栓孔， 搬运试件时将吊耳螺 栓安装到吊耳螺 栓孔中。 4.根据权利要求3所述的真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 其特征在 于： 所述的注压裂液管下端焊接注压裂液管挡片， 注入管弧面连接固定并压住挡片的弧面， 固定并压住挡片的弧面压在注压裂液 管挡片上， 固定并压住挡片的弧面可压住挡片。 5.根据权利要求4所述的真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 其特征在 于： 所述的每个模块外表面均设置有声发射探头布置孔， 将监测岩心内部裂缝起裂的声发 射探头与岩心本体直接贴合。 6.根据权利要求5所述的真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 其特征在 于： 所述的每个模块外表面均设置有水平线槽和竖直线槽， 用于布置声发射监测数据传输 线和模块组装时的绑扎线， 避免施加轴向应力时破坏数据线。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115248151 A 2真三轴储层原位状态 水力压裂实验岩心固定装 置 技术领域 [0001]本发明涉及的是石油与天然气工程水力压裂技术领域中水力压裂技术室内评价 与实验技 术， 具体涉及真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置 。 背景技术 [0002]水力压裂技术是我国常规及非常规油气开发的关键技术， 目前针对不同的储层特 征所开展的压裂改造增产技术多达数十种， 特别是油气资源开发的新方向， 如页岩油、 页岩 气、 煤层气及大量低渗未动用的致密油气储层， 必须依靠高效的压裂工艺技术才能实现工 业化开发。 如何使真三轴储层原位状态水力压裂实验提高成功 率、 降低操作难度、 提升实验 效果、 保证实验质量一直是室内三轴 水力压裂实验优化改进的难点， 目前根据国内外相关 文献和报道中的真三轴水力压裂室内实验 还存在以下 六项问题： （1） 天然岩心在实验机上加载三个轴向的应力时， 需要利用水泥将天然岩心包裹 并塑造成标准的立方体， 增 加了实验时间和实验步骤。 [0003]（2） 水泥包裹岩心 形成标准立方体 实验试样后重量达到25 ‑50kg， 试样的搬运和抬 升至实验机内十分困难， 不方便放入三轴应力加载实验机上进行实验， 实验操作难度较大。 [0004]（3） 水泥胶结固化与天然岩心 形成刚性整体， 为使岩心和水泥分离， 观察岩心内水 力压裂裂缝的产生情况， 需要花费大量的时间利用机械外力去敲打使 水泥脱落。 同时， 在破 拆水泥的过程中机械外力的冲击会破坏岩心的完整性， 使岩心发生径向、 轴向或不规则的 断裂,致使三轴应力状态下 水力压裂实验结果遭 到破坏， 导 致实验失败。 [0005]（4） 使用机械外力分离水泥和岩心的过程中， 岩心内部在实验过程中产生的裂缝 会继续扩展， 导致与水泥界面临近的裂缝更容易发生二次起裂； 且相同界面裂缝的长度和 深度， 都会在外力作用下继续扩展， 特别是脆性较强的非常规储层岩心， 比水泥 更容易发生 破碎； 同时在 破拆过程中新的裂缝在岩心内更易产生和扩展。 所以， 外力破拆水泥 无法保证 岩心裂缝起裂的原生 性和精确性， 会影响实验精度。 [0006]（5） 水泥包裹的岩心实验试样无法进行多次重复压裂， 由于每次压裂后都需要人 为外力分离水泥和天然岩心， 水泥的破碎和挤压， 会造成压裂液注入 管的变形和密封失效， 导致无法进行重复压裂和多次暂堵的压裂实验， 限制 了实验类型， 降低了实验方案的拓展 性。 [0007]（6） 在实验过程中一般利用声发射装置来实时监测岩心内部水力压裂裂缝的扩展 过程， 需要在三轴应力实验机的加载端重新加工声发射探头的预留孔或添加可承载声发射 监测探头的垫板。 但是由于声发射探头不能与岩心 直接接触， 所以在实验过程中， 岩心外侧 水泥的破裂也会被声发射检测到， 无法有效区别岩心与水泥的裂缝起裂， 影响了实验的准 确性。 发明内容 [0008]本发明的目的是提供真三轴储层原位状态水力压裂实验岩心固定装置， 这种真三说　明　书 1/7 页 3 CN 115248151 A 3