[發明專利]一種頁巖可視化暫堵壓裂物理模擬實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110926576.0
• 申請日: 2021-08-12
• 公開（公告）號: CN113588646B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 常鑫;胡智文;郭印同;郭武豪;李奎東;肖佳林
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N33/24
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

本發明公開了一種頁巖可視化暫堵壓裂物理模擬實驗裝置及方法，用于通過巖石試塊模擬地下巖體結構，并且,在巖石試塊的內部進行壓裂以及封堵試驗過程時，對巖石試塊內部的壓裂結構進行可視化監測及分析，該實驗裝置包括：注漿裝置、試驗裝置、圖像檢測裝置和數據處理終端；注漿裝置用于向試驗裝置內注入常規壓裂液以及含暫堵劑的壓裂液；試驗裝置的內部用于容置巖石試塊，并接收常規壓裂液以及含暫堵劑的壓裂液，以對巖石試塊內部形成壓裂、暫堵和多簇裂縫擴展；在通過圖像檢測裝置對巖石試塊內的多簇裂縫進行圖像監測，并最終通過DIC圖像處理技術進行處理，得到用于表征所述巖石試塊內縫隙結構擴展規律的處理數據?？蓮V泛應用于水力壓裂技術領域。

技術領域

本發明水力壓裂技術領域，特別涉及一種頁巖可視化暫堵壓裂物理模擬實驗裝置及方法。

背景技術

目前，暫堵壓裂技術是提升深層頁巖水力裂縫復雜程度的一種非常重要的手段。具體是指利用可溶性暫堵劑在裂縫內形成架橋封堵，從而提升縫內凈壓力，人為造成應力遮擋，促使裂縫發生轉向擴展的一種壓裂技術。但是，現有技術下有關于暫堵轉向的力學原理、擴展規律以及調控方法還處于研究和探索之中?，F階段，可以通過暫堵劑的多次投放，實現對于優勢擴展簇的臨時封堵，促進各簇裂縫的均衡發展，實現沿水平段儲層的均勻改造。而由于目前對于暫堵工藝實施后多簇裂縫擴展形態的研究很少，目前尚未建立有效的暫堵劑縫內封堵物模實驗方法。導致現場工藝實施時缺少相關理論研究的指導，造成現場施工的盲目性和不確定性。

可見，在復雜的地下應力環境下，對于深層頁巖暫堵工藝實施后多簇裂縫擴展形態的研究而言，尚未建立有效的物模實驗方法參照，導致現場工藝實施時缺少相關理論研究的指導，造成現場施工的盲目性和不確定性；

也即，對于如何建立有效的深層頁巖內部縫隙的封堵物模實驗，準確揭示深層頁巖復雜應力下暫堵劑運移封堵機理，闡明深層頁巖暫堵壓裂多簇裂縫起裂及擴展規律，為現場施工提供有效參照，是本領域技術人員亟需解決和技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種頁巖可視化暫堵壓裂物理模擬實驗裝置及方法，以至少解決上述部分技術問題。

為至少解決上述部分技術問題，第一方面，本發明提供了一種頁巖可視化暫堵壓裂物理模擬實驗裝置，用于通過巖石試塊模擬地下巖體結構，并對所述巖石試塊的內部進行裂隙和封堵試驗，所述巖石試塊上設置有注漿孔，所述實驗裝置包括：注漿裝置、試驗裝置、圖像檢測裝置和數據處理終端；所述注漿裝置與所述試驗裝置連接，用于向所述試驗裝置內注入第一試驗液體或第二試驗液體；所述試驗裝置的內部用于容置所述巖石試塊，所述試驗裝置用于接收所述第一試驗液體并將其通過注漿孔導入至所述巖石試塊的內部，且所述第一試驗液體將所述巖石試塊的內部壓裂形成縫隙結構；所述試驗裝置還用于接收所述第二試驗液體并將其通過注漿孔導入至所述巖石試塊的縫隙結構內，且所述第二試驗液體將所述巖石試塊內部的縫隙結構進行封堵，形成與所述縫隙結構相一致的固體結構物；所述圖像檢測裝置與所述試驗裝置連接，用于獲取所述巖石試塊內的所述縫隙結構的圖像信息；所述數據處理終端用于接收所述圖像檢測裝置獲取的所述圖像信息，并依據DIC圖像處理技術對所述圖像信息進行處理，得到用于表征所述巖石試塊內縫隙結構擴展規律的處理數據。

在第一方面中，所述試驗裝置包括：前擋板、后擋板和一對側向加載板；所述前擋板和后擋板相對設置，用于將所述巖石試塊夾持在內，所述后擋板上設置有若干連接孔，用于連通所述注漿裝置；所述一對側向加載板對應設置在前擋板和后擋板一對相對側邊，并將所述巖石試塊限制在所述前擋板和后擋板內部。

在第一方面中，所述試驗裝置還包括：一對PC板，所述一對PC板對應設置在所述前擋板和所述后擋板之間，其中一所述PC板與前擋板緊貼，且所述其中一所述PC板與所述前擋板相對的側壁均設置有連接槽；另一所述PC板與后擋板緊貼，且所述另一所述PC板與所述后擋板相對的側壁上均設置有連接槽；其中，每一所述連接槽內均設置有密封圈。