[發明專利]面向水力壓裂模擬試驗的裂縫形態電學監測方法

有效

• 申請號: 201510069198.3
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN105716954B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 張廣清;周再樂
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種面向水力壓裂室內試驗，對裂縫形態電學手段監測的一種方法，可在保持壓裂后的巖石試件完整性的情況下，獲取試件內部裂縫的形態特征。該方法是在澆筑水泥人工試件時，在內部加入多根均勻排列的導電石墨棒陣列，待人工試件成形固結后，向試件內部泵注壓裂液形成水力裂縫時，裂縫面延伸會切斷其所經過的石墨棒。通過測量各個石墨棒電阻變化能夠判斷裂縫是否延伸至該區域，尤其是當石墨棒陣列足夠密的時候，能夠據此確定裂縫的位置和形態。

技術領域

本發明是針對水力壓裂模擬試驗運用電學監測裂縫形態的方法，尤其涉及在不破壞試件的情況下來確定裂縫的分布與形態。

背景技術

水力壓裂是提高油氣采收率的一項重要的措施，而室內壓裂試驗是研究裂縫擴展的重要手段，而在目前較為簡易的裂縫的檢測方法是在壓裂試驗結束之后砸開試件來判斷裂縫的形態。而在砸開試件的過程中很容易破壞的原有壓開的裂縫形態，給裂縫形態的觀測帶來一定的困難。

除此之外，現有的確定裂縫形態的方法還有

(1)聲發射方式

利用裂縫延伸過程中產生聲發射現象，用多個聲發射探頭來對裂縫定位。該方法對設備要求較高，調試復雜，對裂縫定位精度也不高。

(2)CT掃描方式

對壓裂后的試件進行CT掃描，可以很直觀顯示裂縫的形態，但操作復雜，成本很高。

(3)超聲波探測方式

運用超聲波探測裂縫技術，其特點是靈敏度高，方便快捷，成本低。但其受人為操作影響較大。

綜上，可以看出，目前對裂縫形態的監測方法有很多方法，但是其模擬方法還存在許多不足之處，因此需要設計這樣一種簡易操作較為簡單的電學檢測裂縫方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種電學手段來監測裂縫的位置和形態的試驗方法，可在保持壓裂后的巖石試件完整性的情況下，獲取試件內部裂縫的形態特征。該方法是在澆筑水泥人工試件時，在內部加入多根均勻排列的導電石墨棒陣列，待人工試件成形固結后，向試件內部泵注壓裂液形成水力裂縫，裂縫的延伸會切斷石墨棒。通過測量備個石墨棒電阻變化能夠判斷裂縫是否延伸至該區域，尤其是當石墨棒陣列足夠密的時候，能夠據此確定裂縫的位置和形態。

如上所述的一種電學手段檢測裂縫形態的方法，其中，均勻分布的石墨棒組成N×N陣列，石墨棒的長度需與試件的最長邊長度相同，所有石墨棒均兩端對齊并用柵格片固定，平行排列，其中每個定位柵格片均與試件模子的某一較小端面相符合。

如上所述的一種電學手段檢測裂縫形態的方法，其中，石墨棒陣列需放入模子中，注意石墨棒兩端接頭的防護，同時安裝人工井筒，向模子內澆筑水泥砂漿，制作內部嵌有石墨棒的人工試件。

如上所述的一種電學手段檢測裂縫形態的方法，其中，試件放入三軸試驗機，對試件施加三軸壓力，其中與石墨棒垂直的端面施加最小主應力。

如上所述的一種電學手段檢測裂縫形態的方法，其中，用萬用表測量每個石墨棒的電阻，并將電阻阻值有較大變化的石墨棒做好標記，在與石墨棒垂直的試件端面上用一圓滑的封閉線將這些石墨棒圈起來，則該封閉曲線圍成的區域即為裂縫的位置和形狀。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中

圖1為制作人工試件的模子。

圖2為石墨棒用柵格片固定后形成的石墨棒陣列。

圖3為嵌入石墨棒陣列的人工試件的電學手段檢測裂縫形態的方法。

圖4為裂縫位置與形態的描繪方法，將電阻值明顯增大的石墨棒用平滑閉合曲線圈起。