[发明专利]一种岩石压裂实验系统及实验方法

权利要求书

1.一种岩石压裂实验系统，其特征在于，包括岩芯承压容器、压力加载装置、被动源声发射采集装置、主动源超声波信号发射/采集装置、被动源声发射记录装置、主动源超声波信号控制/记录装置、CT扫描装置；

所述岩芯承压容器用于内置岩芯；

所述压力加载装置用于作用于岩芯承压容器及岩芯；

所述被动源声发射采集装置、主动源超声波信号发射/采集装置用于安装在岩芯上，分别与被动源声发射记录装置、主动源超声波信号控制/记录装置连接；

所述CT扫描装置设置在岩芯承压容器的外周。

2.根据权利要求1所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，所述被动源声发射采集装置、主动源超声波信号发射/采集装置合为一体，采用PZT压电陶瓷片探头；对应地，所述被动源声发射记录装置、主动源超声波信号控制/记录装置也合为一体。

3.根据权利要求1或2所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，还包括用于与岩芯连接的岩芯破裂状态监控装置。

4.根据权利要求3所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，所述岩芯破裂状态监控装置包括缠绕固结在岩芯外周的分布式光纤及与分布式光纤连接的光纤信号监测处理装置。

5.根据权利要求1或2所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，所述压力加载装置包括压机及高压流体加载装置；

所述压机用于作用于岩芯承压容器为其内部的岩芯提供轴压加载；

所述高压流体加载装置包括：

通过围压管道与岩芯承压容器中岩芯外周连通的围压油罐，所述围压管道上设置有围压注入泵。

6.根据权利要求5所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，所述高压流体加载装置还包括：

流入管道、流体注入泵及压裂液罐，所述流入管道一端与岩芯承压容器中的岩芯轴向进口端连通，另一端连接流体注入泵，所述流体注入泵与压裂液罐连接；

流出管道、流体输出泵及压裂废液罐，所述流出管道一端与与岩芯承压容器中的岩芯轴向出口端连通，另一端连接流体输出泵，所述流体输出泵与压裂废液罐连接。

7.根据权利要求6所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，还包括与所述压机、围压管道、流入管道、流出管道分别连接的轴压/围压/流体压力监测装置。

8.根据权利要求1或2所述的岩石压裂实验系统，其特征在于，所述岩芯承压容器配备有加热装置及监控岩芯承压容器内部温度的温度检测装置。

9.一种利用权利要求1或2所述的岩石压裂实验系统的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据实验需求制备对应的岩芯，然后将被动源声发射采集装置、主动源超声波信号发射/采集装置安装在岩芯上；

(2)将岩芯放入岩芯承压容器中，配合压力加载装置进行加载操作；

(3)在加载过程中，通过主动源超声波信号控制/记录装置控制主动源超声波信号发射/采集装置，主动发射超声波信号以测量岩芯的纵横波速度值与衰减值变化；

(4)在加载过程中，同时利用CT扫描装置扫描岩芯，获得岩芯内部的裂缝分布情况、孔隙度、渗透率和饱和度的变化情况；

(5)在岩芯达到临界破坏状态后，改变数据采集模式，由主动发射超声波信号改为采用被动声发射观测模式，记录岩芯破裂时产生的声发射信号，同时加密CT扫描装置扫描频率，获得更精细的岩芯内部结果变化情况。

10.根据权利要求9所述的岩石压裂实验系统的实验方法，其特征在于，所述步骤(5)中岩芯达到临界破坏状态是由岩芯破裂状态监控装置确定；所述岩芯破裂状态监控装置包括缠绕固结在岩芯外周的分布式光纤及与分布式光纤连接的光纤信号监测处理装置。