煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置技术领域
本实用新型涉及地下开采工艺实验室试验装置领域，具体为一种煤层/页岩层/致
密层水平井分段压裂实验装置，用来模拟确定地下压裂工艺参数。
背景技术
山西省独特的海陆过渡相地层对传统的压裂技术提出了新的问题，在海相的页岩
气地层中，页岩气压裂技术较为成熟，但是夹杂着煤层、页岩层、砂岩层的海陆过渡相的岩
层中，进行压裂，对压裂的缝隙的特征以及压裂的工艺都需要详细的实验室模拟。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，用
于解决生产实践前进行充分的压裂实验，保证井下作业的安全有效。
本实用新型是采用如下技术方案实现的：
一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，包括水平放置的外筒，所述
外筒内设置经过高压压实的砂岩/页岩/煤层混层体，所述外筒两端封闭，所述外筒外围安
装圆板型电加热板后置于岩心夹持器中；所述砂岩/页岩/煤层混层体内钻孔后放置钢管井
筒，所述钢管井筒上开设射孔，所述钢管井筒内安装桥塞；所述钢管井筒穿出外筒，并连接
高压水泵；所述外筒外放置有CT扫描监测设备。
按照试验要求，选用不同的煤、砂岩、页岩放入水平放置的圆筒形实验装置（外
筒），加入高压充分压实后构成砂岩/页岩/煤层混层体，根据需要钻出需要的孔径，中间放
入已根据需要射孔完毕的钢管井筒。该钢管井筒穿出外筒。在外筒周围加入圆板型电加热
板，外接电源，用于温度控制。然后将圆筒形实验装置的最外圈加入岩心夹持器，方便控制
围压。最后，对整个外筒装置用钢板封闭，留出钢管井筒口，从钢管井筒口接入高压水泵，对
实验装置进行增压。实验装置周围加入CT扫描监控设备，检测砂岩/页岩/煤层混层体的裂
缝状态。
试验时，桥塞可以用于将钢管井筒密封分隔成两段，首先，桥塞位于前部，通入高
压水后，由位于桥塞前部的射孔流出，观察煤层/页岩层/致密层体该位置段的裂缝状态。之
后，分段逐步将桥塞在钢管井筒内向后移动，这样就可以分段注入高压水，分段观察煤层/
页岩层/致密层体相应位置段的裂缝状态。
本实用新型的有益效果如下：
本装置可以在大规模的井下压裂前，进行实验室分段式模拟压裂过程，对各段参
数围压、温度、介质状况、孔径、孔密、携砂液、沙子粒径等因素对裂缝的形态的影响进行敏
感性分析，得出最优的压裂方案。
本实用新型设计合理，该装置能够模拟不同的地层条件下，不同的压力条件下以
及不同的温度条件下，对海陆过渡相砂岩、煤、页岩气混层的压裂效果进行评估，得出最有
利的压裂参数以及压裂工艺，具有较好的应用价值。
附图说明
图1表示煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置的结构示意图。
图中：1-高压水泵，2-砂岩/页岩/煤层混层体，3-桥塞，4-岩心夹持器，5-外筒，6-
圆板型电加热板，7-CT扫描监测设备，8-射孔，9-钢管井筒。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。
一种煤层/页岩层/致密层水平井分段压裂实验装置，如图1所示，包括水平放置的
外筒5，所述外筒5内设置经过高压压实的砂岩/页岩/煤层混层体2；制备时，选用不同的煤、
砂岩、页岩放入外筒，加入高压充分压实后构成砂岩/页岩/煤层混层体。
如图1所示，所述砂岩/页岩/煤层混层体2的内钻孔（一般情况下，在混层体的轴线
处钻孔）后放置钢管井筒9，所述钢管井筒9上开设射孔8。所述钢管井筒9从外筒5端面或者
其外壁穿出外筒5。所述外筒5两端封闭，所述钢管井筒9穿出外筒5后连接高压水泵1。
如图1所示，所述钢管井筒9内安装桥塞3。桥塞的作用是，实现钢管井筒的分段式
注水，以实现分段压裂检测。
如图1所示，所述外筒5外围安装圆板型电加热板6，连接电源后，用于温度控制。外
筒5最外圈加装岩心夹持器4，用于控制围压。
如图1所示，所述外筒5外放置有CT扫描监测设备7，用于检测砂岩/页岩/煤层混层
体的裂缝状态。
具体实施时，按照试验要求，选用不同的煤、砂岩、页岩放入一个外筒5中，加入高
压充分压实后构成砂岩/页岩/煤层混层体2，根据需要钻出需要的孔径，中间放入已根据需
要射孔完毕的钢管井筒9。在外筒5周围加入圆板型电加热板6，外接电源，用于温度控制。然
后将圆筒形实验装置的最外圈加入岩心夹持器4，方便控制围压。钢管井筒9从外筒5端面或
者其外壁穿出外筒5。最后，对整个外筒装置用钢板封闭，留出钢管井筒口，从钢管井筒口接
入高压水泵1，对实验装置进行增压。实验装置周围加入CT扫描监控设备7，用于分段检测砂
岩/页岩/煤层混层体的裂缝状态。试验时，通过逐步移动桥塞过程，实现分段注入高压水，
分段观察煤层/页岩层/致密层体相应位置段的裂缝状态。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽
管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新
型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其
均应涵盖权利要求保护范围中。