[發明專利]一種水力裂縫滲透率實時監測裝置和方法

有效

• 申請號: 202110992857.6
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113670793B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 張立松;李文杰;蔣夢罡;陳邵穎;王偉;孫致學
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N21/3504
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 段雅靜

1.一種考慮地層蠕變和縫間應力干擾的水力裂縫滲透率實時監測裝置，其特征在于，所述裝置包括主體結構、蠕變圍壓加載結構、膨脹致裂結構和水力裂縫滲透率監測結構；

所述主體結構由頂蓋、底板、旋轉機械裝置、實驗巖樣、固定支柱和上、下圓柱板構成，頂蓋的兩個角上固定連接旋轉機械裝置，另外兩個角上固定連接固定支柱；所述實驗巖樣垂直設在頂蓋和底板的中心位置，實驗巖樣上端緊貼上圓柱板，下端緊貼下圓柱板，下圓柱板與底板焊接在一起；

實驗巖樣外側設有蠕變圍壓加載結構，由碳纖維布、碳纖維卷軸、壓力傳感器和液壓器構成；在兩個旋轉機械裝置下面各垂直設置一個碳纖維卷軸，碳纖維卷軸的上端通過旋轉機械裝置與頂蓋固定，下端直接與底板固定；碳纖維卷軸上的碳纖維布以表帶結構緊密包裹實驗巖樣側壁，旋轉機械裝置依靠變速馬達通過齒輪傳動促使碳纖維卷軸轉動拉緊碳纖維布，為實驗巖樣施加蠕變圍壓；壓力傳感器設置于碳纖維布與實驗巖樣側壁之間，與數據處理器相連，用于監測蠕變圍壓；上圓柱板和頂蓋之間固定連接有液壓器，通過上圓柱板給實驗巖樣傳遞軸向壓力；

實驗巖樣內含應力干擾巖樣和測試巖樣，應力干擾巖樣內部設置有縫狀水袋，與水管、水箱、水泵構成膨脹致裂結構；測試巖樣與出氣管、氣體收集箱、紅外氣體濃度監測器、氣罐、氣泵、進氣管構成水力裂縫滲透率監測結構；通過類巖石材料將應力干擾巖樣和測試巖樣包裹制成實驗巖樣，利用縫狀水袋注水膨脹致裂應力干擾巖樣產生新裂縫，新產生的裂縫將對測試巖樣內的預設水力裂縫實現應力干擾。

2.根據權利要求1所述的一種考慮地層蠕變和縫間應力干擾的水力裂縫滲透率實時監測裝置，其特征在于，所述表帶結構由碳纖維布和碳纖維卷軸構成，碳纖維布兩端寬度不同，沿著碳纖維布的長度方向，碳纖維布的寬度逐漸減小，且碳纖維布寬的一端的寬度等于實驗巖樣的高度；在靠近碳纖維布的寬端設置有扣眼，窄的一端穿過扣眼形成緊密包裹實驗巖樣側壁的捆綁結構，碳纖維布的兩端分別連接碳纖維卷軸，依靠碳纖維卷軸的轉動使碳纖維布不受實驗巖樣的形變影響，始終保持拉緊狀態，構成表帶結構。

3.根據權利要求2所述的一種考慮地層蠕變和縫間應力干擾的水力裂縫滲透率實時監測裝置，其特征在于，碳纖維布全面覆蓋實驗巖樣的側表面，變速馬達保持恒定的拉力，連接碳纖維布的兩個碳纖維卷軸同時轉動，使得碳纖維布始終保持拉緊狀態并緊貼實驗巖樣。

4.根據權利要求1所述的一種考慮地層蠕變和縫間應力干擾的水力裂縫滲透率實時監測裝置，其特征在于，膨脹致裂結構中，水管串聯縫狀水袋、水箱和水泵，水泵將水箱中的水泵入縫狀水袋使其膨脹然后致裂應力干擾巖樣產生新裂縫，進而實現對測試巖樣的應力干擾；

水力裂縫滲透率監測結構中，測試巖樣頂底兩端分別設置有內部鏤空的鋼蓋，底端的鋼蓋通過進氣管連接氣罐和氣泵，負責烴類氣體的注入；頂端的鋼蓋通過出氣管連接氣體收集箱，負責烴類氣體的收集；頂端鋼蓋內側設置紅外氣體濃度監測器。