[發(fā)明專利]一種基于聲發(fā)射技術(shù)的原位頁巖脆性試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610003159.8
• 申請日: 2016-01-06
• 公開（公告）號: CN105547855B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王懷棟;程遠方;韓忠英;常鑫;舒尚文;陳田青;王偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢熑喂?37107
• 代理人: 羅文遠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖石力學實驗領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲發(fā)射技術(shù)的原位頁巖脆性試驗裝置。

背景技術(shù)

由于頁巖儲層致密，屬于低孔、超低滲儲層，為了實現(xiàn)經(jīng)濟開發(fā)需要進行壓裂作業(yè)，而巖石脆性作為巖石固有的力學屬性，決定了頁巖儲層的可壓裂性和壓裂改造的難易程度。因此，一般通過巖石的脆性指數(shù)來評價巖石的可壓裂性，脆性指數(shù)越高，說明儲層一般性質(zhì)硬脆，對壓裂作業(yè)的反應(yīng)敏感，能迅速形成復(fù)雜的網(wǎng)狀裂縫。

目前，聲發(fā)射脆性指數(shù)測定法是通過巖石壓裂過程中聲發(fā)射能量大小進行測定，如中國專利申請?zhí)枮?01310254628.X的發(fā)明專利，單純從聲發(fā)射能量大小考慮，而忽略試樣形態(tài)、加載速率等外在因素不同時，聲發(fā)射能量大小隨之發(fā)生變化，使得測定的脆性指數(shù)存在偏差。此外，進行聲發(fā)射實驗時，一方面聲發(fā)射傳感器多放置在壓力釜外，導(dǎo)致聲發(fā)射信號能量損失嚴重，另一方面聲發(fā)射裝置不能同步獲得原位頁巖的聲發(fā)射特征參數(shù)和應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，降低了測定巖石脆性指數(shù)的準確度。例如，申請?zhí)枮?01110212775.1發(fā)明專利和申請?zhí)枮?01320057732.5發(fā)明專利，雖然聲發(fā)射傳感器置于底座，減小了聲發(fā)射信號能量的損失，但不能同步得到原位溫度壓力下頁巖聲發(fā)射特征參數(shù)和應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種基于聲發(fā)射技術(shù)的原位頁巖脆性試驗裝置，通過改進試驗裝置、優(yōu)化測定方法，提高了原位頁巖脆性指數(shù)評價的合理性和準確性。

本發(fā)明提到的一種基于聲發(fā)射技術(shù)的原位頁巖脆性試驗裝置，包括三軸壓力釜（1）、底座（14）、活塞桿（8）、聲發(fā)射傳感器（16）、溫度傳感器（4）、應(yīng)變片（12）、電磁加熱圈（13），所述活塞桿（8）安裝在三軸壓力釜（1）上端，用密封圈Ⅰ（9）密封，可用于給巖心（11）施加壓力；所述底座（14）安裝在三軸壓力釜（1）下端，用密封圈Ⅱ（15）密封；所述巖心（11）放置在活塞桿（8）與底座（14）之間，用熱塑管（3）密封；所述注液口（6）安置在三軸壓力釜（1）下部，用于向釜腔（2）內(nèi)注入、排出液體，實現(xiàn)對巖心（11）加載、卸載圍壓；所述排氣口（10）安置在三軸壓力釜（1）上部，用于釜腔內(nèi)排放氣體或充氣排液；所述電磁加熱圈（13）安裝在三軸壓力釜（1）外壁，用于對釜腔加熱；所述溫度傳感器（4）安裝在底座（14）上，用內(nèi)防水橡膠塞（6）密封，其數(shù)據(jù)線Ⅰ（18）依次通過底座（14）導(dǎo)出，與溫度測量儀（19）連接，并由計算機（20）顯示溫度大小；所述應(yīng)變片（12）安裝在熱塑管（3）內(nèi)，并粘貼在巖心（11）四個不同方位，其數(shù)據(jù)線Ⅱ（21）依次通過底座（14）導(dǎo)出，與應(yīng)變測量儀（24）連接，并由計算機（20）顯示應(yīng)變數(shù)據(jù)；所述聲發(fā)射傳感器（16）安裝在底座（14）內(nèi)部，用橡膠墊（17）、螺絲（7）固定，其數(shù)據(jù)線Ⅲ（22）依次通過線底座（14）導(dǎo)出，與聲發(fā)射檢測儀連接，并由計算機（20）顯示聲發(fā)射數(shù)據(jù)。

上述的底座（14）由底座主體和底座腔室（30）組成，所述的底座主體由第一底座體（14.1）、第二底座體（14.2）和第三底座體（14.3）組成整體，且三個底座體為直徑依次減小的圓柱體，三個底座體的中心處設(shè)有底座腔室（30），且第一底座體（14.1）的上表面與三軸壓力釜（1）的底部接觸配合，第二底座體（14.2）的軸向外表面與三軸壓力釜（1）的底部內(nèi)壁接觸；所述的第三底座體（14.3）的軸向外表面與熱塑管（3）的內(nèi)壁配合；所述的三軸壓力釜（1）的內(nèi)壁、第二底座體（14.2）的上表面和熱塑管（3）的外壁之間形成釜腔（2）。

優(yōu)選的，上述的第一底座體（14.1）設(shè)有一條徑向的線槽Ⅳ（28），線槽Ⅳ（28）的外端設(shè)在第一底座體（14.1）的外壁，內(nèi)端連通到線槽Ⅰ（25）；所述的第二底座體（14.2）上設(shè)有一條軸向的線槽Ⅱ（26），所述的線槽Ⅱ（26）的上端設(shè)在第二底座體（14.2）的上表面，下端連通到線槽Ⅳ（28）；所述的第三底座體（14.3）上設(shè)有徑向的線槽Ⅴ（29）和軸向的線槽Ⅰ（25），線槽Ⅰ（25）的上端與線槽Ⅴ（29）連通，下端與線槽Ⅳ（28）及底座腔室（30）連通；所述的線槽Ⅴ（29）設(shè)在第三底座體（14.3）的上端。

另外，上述電磁加熱圈（13）用于對三軸壓力釜（1）加熱，溫度傳感器（4）精確測量釜腔（2）溫度。

上述活塞桿（8）對巖心（11）施加壓力過程中，實現(xiàn)應(yīng)變片（12）和聲發(fā)射傳感器（16）同步輸出數(shù)據(jù)。

本發(fā)明提到的基于聲發(fā)射技術(shù)的原位頁巖脆性試驗裝置的測定方法，包括以下步驟：