[发明专利]一种水压致裂物理模拟实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，包括：

承载机构，所述承载机构包括多个承压板，多个所述承压板连接构成实验腔；

载荷发生机构，多个所述载荷发生机构设置于所述实验腔内，且多个所述载荷发生机构隔着柔性垫板对所述实验腔中的试样施加载荷。

2.如权利要求1所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，所述承载机构包括三组共六个所述承压板，每个所述承压板的两端设有多个第一通孔，利用穿过所述第一通孔的螺栓和螺帽连接三组所述承压板，得到所述实验腔。

3.如权利要求1或2所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，所述水压致裂物理模拟实验装置包括三个所述载荷发生机构，三个所述载荷发生机构分别用于实验时给所述试样施加最大主应力方向、中间主应力方向和最小主应力方向的载荷，其中，最大主应力方向、中间主应力方向和最小主应力方向两两相互正交。

4.如权利要求1或2所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，所述水压致裂物理模拟实验装置还包括底座，所述实验腔设置于所述底座上。

5.如权利要求1所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，所述水压致裂物理模拟实验装置还包括多个刚性垫块，所述刚性垫块一端的端面上设有内壁光滑的U型槽，多个所述刚性垫块组成容纳所述试样的样品室。

6.如权利要求5所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，所述试样与部分所述刚性垫块之间还设有所述柔性垫板，所述载荷发生机构隔着所述刚性垫块和所述柔性垫板对所述试样施加载荷。

7.如权利要求1或2所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，部分所述承压板上还设有用于通过所述载荷发生机构的管线的第二通孔。

8.如权利要求1或2所述的水压致裂物理模拟实验装置，其特征在于，位于所述实验腔顶部的所述承压板上还设有用于通过泵注管线的第三通孔。

9.一种水压致裂物理模拟实验方法，用于模拟地应力条件下的煤岩试样压裂，其特征在于，包括步骤：

提供一试样，对所述试样钻孔，在所述孔中放入压裂封孔器，并使用粘合剂将所述压裂封孔器封固在所述试样的中心；

对所述试样进行无损检测，获取原始数据，并作好标记；

提供一如权利要求1-9中任意一项所述的水压致裂物理模拟实验装置，将所述试样装入所述实验腔中的样品室，并完成所述水压致裂物理模拟实验装置的安装固定；

利用泵注管线连接所述压裂封孔器的入口与高压泵的出口；

开启所述载荷发生机构，采用静水压力逐级增压的方式施加载荷直到目标应力状态；

通过所述高压泵向所述压裂封孔器注入混有造影剂的高压流体，监测所述高压流体的流量和压力，并由数据采集系数自动采集和记录数据；

拆开所述水压致裂物理模拟实验装置，观察拍摄照片后取出所述试样；以及

对实验后的所述试样再次进行无损检测，获取实验后的数据并对比分析实验前后的检测数据。

10.如权利要求9所述的水压致裂物理模拟实验方法，其特征在于，所述水压致裂物理模拟实验方法还包括步骤：

测定所述试样的基本物理力学参数，并计算所述高压泵的泵注参数，校验压裂实验过程中的泵注参数是否符合相似定律，以在一定范围内克服尺寸效应，验证室内压裂实验参数的有效性。