[发明专利]一种岩石压裂实验系统及实验方法

说明书

本发明公开了一种岩石压裂实验系统，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；岩芯承压容器用于内置岩芯；压力加载装置用于作用于岩芯承压容器及岩芯；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；CT扫描装置设置在岩芯承压容器的外周。本发明还公开了一种利用上述实验系统的实验方法，采集CT扫描数据、岩芯速度与衰减数据和声发射定位与反演数据。本发明可以保证有效、实时、高精度地了解岩石内部结构的变化，适于推广应用。

技术领域

本发明涉及岩石物理实验领域，特别是涉及一种岩石压裂实验系统及实验方法。

背景技术

当前的野外地球物理监测手段和室内岩石物理压裂监测手段，如微地震监测方法和声发射监测方法等，都属于反演类方法，尤其受限于观测系统的布置，反演精度存在一定误差，从而无法准确了解并获得岩石中裂缝的产生和动态扩展机制。而在实验室的各类岩石压裂设备中，当前的实验设备仅能从观测声发射信号角度出发探索岩芯的破裂过程，其数据获取手段单一，反演方法误差大，无法很好的满足当前工业生产及科学研究中对于大数据分析，动态实验过程监测的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效、精度高、可以实时了解岩石内部结构的动态变化的岩石压裂实验系统及实验方法。

为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种岩石压裂实验系统，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。

进一步地，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。

进一步地，还包括用于与岩芯连接的岩芯破裂状态监控装置。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

一种利用上述岩石压裂实验系统的实验方法，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；