技术新秀场|无用之石到能源宝藏:水力压裂试验

发布日期:2026-06-23 19:21:03   来源 : 中机试验    浏览量 :2
中机试验 发布日期:2026-06-23 19:21:03  
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水力压裂页岩技术的发展前景相当广阔,通长用于致密砂岩、页岩和一些煤层等低孔低渗岩石,在岩石中形成新裂缝,能够深入到更深的岩石中去精准开采油气资源,其在保国家能源安全方面也具有非常重要的作用。

因此三轴应力条件下进行水力压裂试验是中机试验岩石真三轴试验机的一个重要扩展功能,切实解决水力压裂技术发展所需高端测试装备需求。持续发展岩石岩土等相关领域的测试装备,同时可借助声发射技术或CT扫描技术进一步深入研究岩石的水力压裂特征。助力该技术在提高能源产量的同时减少环境影响,以及如何更好地控制裂缝的扩展方向。

试验原理:
项目
围压三轴试验机
真三轴试验机
三轴应力加载

轴向载荷由伺服液压油缸或伺服电动缸加载,围压载荷通过对围压介质流体施加压力实现

三个方向的主应力由伺服液压油缸或伺服电动缸独立的刚性加载
温度加载
采用加热带(或加热棒)对围压罐体进行加热,再把热量传递到围压加载的液体介质上,最终再传递到试样实现高温模拟
采用加热棒对真三轴夹具压块进行直接加热,再把热量传递到芯部试样实现高温模拟
水力压裂压力加载
采用电动伺服增压泵将超高压流体介质通过试验机围压室底座经压裂细管输送到试样芯部盲孔
试样一面预埋压裂钢管,采用电动伺服增压泵将超高压流体介质通过压裂细管输送到试样芯部盲孔

图1·围压三轴水力压裂试验原理

图2·真三轴水力压裂试验原理


试验测试:

首先将各主应力增加到试验设置调节,然后进行加温,到达目标温度后保持1小时,打开注入水力压裂管路上的开关阀,电动伺服增压泵开始恒速注液到岩石试样芯部盲孔,同时记录水力压裂流体压力曲线,此时压力曲线持续升高,当流体压力瞬间出现下降,说明流体压力达到试样破裂压力产生了新的裂缝,试验结束。

图3·压裂压力曲线图

图4·围压三轴应力+高温耦合条件下水力压裂试验

图5·真三轴应力+高温耦合条件下水力压裂试验

问题困境:

随着页岩气开采的不断扩大,一些争议和问题也逐渐浮现。页岩气开采需要大量的水资源,这可能对当地水源造成压力。此外,页岩气开采也可能对地下地质造成影响,引发地震等问题。综上所述,水力压裂技术在页岩气开采中的应用和测试,不仅注重能够提高产量,还要致力于减少对环境的影响。中机试验的测试设备会持续和业内共同推动页岩气的发展,助力创造更清洁、可持续的能源未来。



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