[發明專利]一種研究水力裂縫在層狀介質中擴展規律的平臺及方法

有效

• 申請號: 202110703098.7
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113216922B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 湯繼周;尹俊;張豐收;趙巒嘯
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B49/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種研究水力裂縫在層狀介質中擴展規律的平臺，其特征在于，所述平臺包括注射部件、激光發射部件、控制部件、拍攝部件和樣品；所述控制部件與所述拍攝部件通信連接；

所述樣品包括兩層層疊設置的透明膠質材料；兩層所述透明膠質材料的配比不同；兩層所述透明膠質材料之間的連接界面記為層理弱面；

所述注射部件用于在實驗過程中持續向所述樣品中注入含有熒光顆粒的液體；所述樣品在所述液體的作用下產生水力裂縫；

所述激光發射部件用于在實驗過程中持續向所述樣品施加激光；

所述控制部件用于在所述水力裂縫與所述層理弱面相互作用的過程中，控制所述拍攝部件對所述樣品的預設區域進行拍攝，得到多張散射圖像；

所述控制部件用于對多張所述散射圖像進行處理，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機理；

其中，對多張所述散射圖像進行處理，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機理具體包括：隨機選取一張所述散射圖像作為待分析圖像，并按照時間先后順序選取與所述待分析圖像相鄰的前一張散射圖像作為參照圖像；根據所述待分析圖像和所述參照圖像計算所述待分析圖像所對應的應變矩陣；根據所述應變矩陣計算所述待分析圖像所對應的橫縱斷裂能之比；根據所述橫縱斷裂能之比和擴展規律判定準則，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機理。

2.根據權利要求1所述的平臺，其特征在于，所述平臺還包括光學部件；所述光學部件用于在實驗過程中持續向所述樣品施加散射光。

3.根據權利要求2所述的平臺，其特征在于，所述平臺還包括顯示部件；所述拍攝部件還用于在實驗過程中持續對所述樣品的預設區域進行拍攝，得到拍攝圖像，并實時將所述拍攝圖像傳輸至所述顯示部件進行顯示；

所述控制部件還用于根據所述顯示部件的顯示內容確定所述水力裂縫與所述層理弱面相互作用的過程。

4.一種研究水力裂縫在層狀介質中擴展規律的方法，控制權利要求1-3任一項所述的平臺進行工作，其特征在于，所述方法包括：

對于每一類型的作用機理，利用注射部件持續向樣品中注入含有熒光顆粒的液體，并利用激光發射部件持續向所述樣品施加激光；

利用控制部件獲取水力裂縫與層理弱面相互作用的過程中所拍攝的多張散射圖像；

利用所述控制部件對多張所述散射圖像進行處理，得到所述作用機理下的橫縱斷裂能之比，改變所述液體的粘度和/或流速，返回“利用注射部件持續向樣品中注入含有熒光顆粒的液體”的步驟，重復進行多次實驗，得到所述作用機理所對應的多個所述橫縱斷裂能之比；

根據每一類型的所述作用機理所對應的多個所述橫縱斷裂能之比進行曲線擬合，得到擴展規律判定準則。

5.一種研究水力裂縫在層狀介質中擴展規律的方法，控制權利要求1-3任一項所述的平臺進行工作，其特征在于，所述方法包括：

利用注射部件持續向樣品中注入含有熒光顆粒的液體，并利用激光發射部件持續向所述樣品施加激光；

利用控制部件獲取水力裂縫與層理弱面相互作用的過程中所拍攝的多張散射圖像；

利用所述控制部件對多張所述散射圖像進行處理，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機理；

所述利用所述控制部件對多張所述散射圖像進行處理，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機理具體包括：

隨機選取一張所述散射圖像作為待分析圖像，并按照時間先后順序選取與所述待分析圖像相鄰的前一張散射圖像作為參照圖像；

根據所述待分析圖像和所述參照圖像計算所述待分析圖像所對應的應變矩陣；

根據所述應變矩陣計算所述待分析圖像所對應的橫縱斷裂能之比；

根據所述橫縱斷裂能之比和擴展規律判定準則，確定所述水力裂縫與所述層理弱面的作用機理。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在所述利用注射部件持續向樣品中注入含有熒光顆粒的液體之前，所述方法還包括對樣品進行制備，具體包括：

向樣品模具中注入第一配比的膠質溶液；

待所述第一配比的膠質溶液凝固后，再向所述樣品模具中注入第二配比的膠質溶液；

待所述第二配比的膠質溶液凝固后，得到樣品。