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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种甲烷原位燃爆压裂及评价模拟一体化试验装置及方法，通过配气系统与远程控制系统的配合，实现了具有危险性燃爆气体的远程精确配气；通过高能电打火系统、高频信号采集系统与远程控制系统结合，实现了电打火引爆与高频数据采集的微秒级同步触发；通过在燃爆腔体设置多个通孔模拟射孔，实现了井筒射孔内燃爆载荷的精准监测；通过三轴岩心夹持器和渗透率测量系统实现了燃爆载荷作用后岩石样品渗透率的不卸压原位测试；最终获得不同井筒温度及压力、不同地应力状态、不同甲烷浓度和不同点火工艺等条件下岩石样品压裂的载荷曲线、受力曲线、温度曲线及压裂形态参数，从而为后续甲烷原位燃爆压裂技术的应用提供大量实测数据及分析样本。

主权项：1.一种甲烷原位燃爆压裂及评价模拟一体化试验装置，其特征在于，包括高温高压燃爆反应釜、三轴岩心夹持器、配气系统、高能电打火系统、高频数据采集系统、渗透率测量系统和远程控制系统；所述高温高压燃爆反应釜包括燃爆腔体、预紧保护夹套、加热瓦、保温套、端盖组件和压盖；燃爆腔体和预紧保护夹套通过硬压工艺装配，在燃爆腔体一侧设有多个贯穿燃爆腔体侧壁的通孔，各个通孔分别与不同管径尺寸和长度的高压无缝钢管一端相连，用于模拟井筒周围的射孔；燃爆腔体的另一侧布设三个贯穿燃爆腔体侧壁的通道，其中一个通道通过管路依次与高压气动电磁阀一和放空阀连接，用于排出燃爆腔体内气体；另一个通道通过管路依次与高压气动电磁阀二、低频压力传感器一和低频热电偶连接，用于监测燃爆腔体内气体的压力及温度；最后一个钻孔通过管路经过耐高压球阀与空气压缩机连接，用于对燃爆腔体内增压；所述端盖组件装在燃爆腔体一端并通过压盖压紧固定，端盖组件上开设钻孔一、钻孔二、钻孔三和钻孔四；所述加热瓦装在燃爆腔体外表面，用于对燃爆腔体加热；保温套将加热瓦和燃爆腔体包裹，用于保持燃爆腔体的温度；所述三轴岩心夹持器装在燃爆腔体另一端，用于放置岩石样品并对岩石样品施加预应力；所述配气系统包括高压甲烷气瓶、高压氧气气瓶、高压空气气瓶、甲烷气体流量控制器、氧气气体流量控制器、空气气体流量控制器、四通、抽真空泵和高压气动电磁阀三；高压甲烷气瓶、高压氧气气瓶、高压空气气瓶分别通过管路与四通的三个端口连接，四通剩余一个端口通过主管路与钻孔一连接，甲烷气体流量控制器、氧气气体流量控制器、空气气体流量控制器分别装在三个管路上，分别用于监测和控制高压甲烷气瓶、高压氧气气瓶和高压空气气瓶各自向燃爆腔体内输送气体的流量；高压气动电磁阀三装在主管路上，用于控制主管路的通断；抽真空泵与主管路连通，用于对燃爆腔体抽真空；所述高能电打火系统包括高能电打火控制器、高压电缆和点火杆；高能电打火控制器通过高压电缆与点火杆连接；点火杆通过钻孔二伸入燃爆腔体内；高能电打火控制器通过线路与远程控制系统连接，用于对点火杆产生的电火花进行控制；所述高频信号采集系统包括超高速信号采集仪、高频压力传感器、高频压电式力传感器和快速响应热电偶；高速信号采集仪通过传输线与高频压力传感器、高频压电式力传感器和快速响应热电偶远程连接；高频压力传感器分别装在连接各个通孔的高压无缝钢管另一端，用于测试井筒不同位置射孔内的瞬态载荷曲线；高频压电式力传感器固定在岩石样品远离射孔的一端，用于获取岩石样品瞬态受载数据；快速响应热电偶装在钻孔三处，用于获取爆轰波瞬态温度数据；通过高频信号采集系统对甲烷燃爆过程中射孔内的瞬态冲击载荷、爆轰波瞬态温度、爆燃转爆轰过程、爆轰波传播速度和岩石样品瞬态受载特性进行数据采集及处理；所述渗透率测量系统通过包括气源、气体增压泵、低频压力传感器二和流量计；气源通过连接管与气体增压泵的进口连接，气体增压泵的出口通过管路与钻孔四连接，低频压力传感器二装在三轴岩心夹持器的出口端，三轴岩心夹持器的出口端通过管路与流量计连接；所述远程控制系统包括机柜、工业计算机和低频信号采集系统；高温高压燃爆反应釜内的低频压力传感器一和低频热电偶、配气系统内的甲烷气体流量控制器、氧气气体流量控制器、空气气体流量控制器、岩心夹持器的平流泵流量计、低频压力传感器二和流量计均接入低频信号采集系统，低频信号采集系统对接收的高温高压燃爆反应釜内的温度和压力、岩心夹持器内平流泵流量、压力和配气气体流量进行数据采集，并传输至机柜进行分析处理，并对高压气动电磁阀一、高压气动电磁阀二、高压气动电磁阀三、甲烷气体流量控制器、氧气体流量控制器和空气气体流量控制器进行控制。

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