[發明專利]一種基于應力路徑的水力壓裂試驗方法

有效

• 申請號: 201710578514.9
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107589020B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 王洪建;趙菲;陳世仲;黃志全;董金玉;于懷昌;袁廣祥;姚亞明;吳琦
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

1.一種基于應力路徑的水力壓裂試驗方法，其特征在于，所述方法包括：

將天然巖石塊切割成預設尺寸的立方體巖石塊，在立方體巖石塊外面包裹材料與天然巖石相似的混凝土，制作成壓裂試件；

在所述壓裂試件中心鉆出預設直徑和深度的圓孔作為井筒，在所述井筒內安裝壓裂液注射管并密封固定，注射管底部與圓孔底部之間留有預設距離；

根據巖體所處的原始地應力狀態，設定真三軸狀態三向載荷，對所述壓裂試件進行真三軸狀態三向荷載作用下水力壓裂試驗；

所述真三軸狀態三向荷載作用下水力壓裂試驗包括真三軸狀態三向恒定荷載作用下水力壓裂試驗，所述真三軸狀態三向恒定荷載作用下水力壓裂試驗包括：

根據巖體所處的原始地應力狀態，設定真三軸狀態三向載荷：第一水平載荷、第二水平載荷、以及垂向載荷的最大值；

對所述壓裂試件施加真三軸狀態三向載荷的最大值并保持不變，同時用壓裂液注射管以預設速率向井筒內注入壓裂液，直至試件破裂；

記錄試驗過程數據，包括試件起裂時井筒中的注射壓力P_i、試件被壓裂破壞時的注射壓力P_f，以及試驗開始至試件起裂所需的時間T_i和試驗開始至試件破裂所需的時間T_f；

所述真三軸狀態三向荷載作用下水力壓裂試驗包括真三軸狀態單向增壓擾動荷載作用下水力壓裂試驗，所述真三軸狀態單向增壓擾動荷載作用下水力壓裂試驗包括：

根據巖體所處的原始地應力狀態，設定真三軸狀態三向載荷：垂向載荷、第一水平載荷和第二水平載荷的最大值，以及注射管向井筒的注射壓力的初始值；對所述壓裂試件施加第一水平載荷、垂向載荷的最大值并保持不變，利用注射管以注射壓力的初始值向井筒內注入壓裂液，同時對所述壓裂試件施加第二水平載荷，將第二水平載荷按照預設階梯值從0逐級增大至第二水平載荷的最大值，每級預設階梯值相同或不同，每級載荷保持預設時間段，測試試件是否破裂，如果試件破裂則試驗結束；

如果試件未破裂，則將注射管向井筒的注射壓力從初始值增加至第一預設壓力并保持不變，同時進行以下第一卸載加載操作：將第二水平載荷由最大值直接卸載至預設值，然后再按照預設階梯值逐級增大至第二水平載荷的最大值，每級預設階梯值相同或不同，每級載荷保持預設時間段；

測試試件是否破裂，如果試件破裂，則試驗結束；

如果試件未破裂，則將注射管向井筒的注射壓力由第一預設壓力增加至第二預設壓力，同時進行所述第一卸載加載操作，測試試件是否破裂，如果試件破裂，則試驗結束；

如果試件未破裂，則將注射管向井筒的注射壓力繼續增大并保持預設時間段，同時進行所述第一卸載加載操作，直至試件破裂；

記錄試驗過程數據，包括試件起裂時井筒中的注射壓力P_i、試件被壓裂破壞時的注射壓力P_f，以及試驗開始至試件起裂所需的時間T_i和試驗開始至試件破裂所需的時間T_f。