[发明专利]一种水压致裂物理模拟实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种水压致裂物理模拟实验装置及实验方法，所述实验装置包括：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。所述实验装置的结构简单且易于拆卸、移动和搬运，成本低，精度高，灵活性强，能克服试样不行度产生的非均匀受载；通过柔性垫板实现柔性加载和承载机构的不平行度自由调整、匹配，能有效克服压裂实验过程中试样的端部效应。所述实验方法，包括在测定所述试样的基本物理力学参数的基础上校验无量纲数，从而保证泵注参数遵循相似定律，克服尺寸效应，确保实验结果的有效性。

技术领域

本发明涉及水力压裂实验技术领域，尤其是涉及一种水压致裂物理模拟实验装置及实验方法。

背景技术

水压致裂(或水力压裂)是油气藏储层增透改造的核心技术之一，但业界对水压致裂力学行为的认识仍十分有限。因此，室内物理模拟研究水力压裂的裂缝起裂和扩展具有意义重大，但现有技术中水压致裂物理模拟实验装置造价高、结构复杂，且不能较好地克服边界效应和尺寸效应对实验结果的影响；同时，这些装置所需的制样精度要求较高，而由于制样加工技术及误差所限，立方体试样面与面之间往往很难做到绝对平行，导致试样局部的载荷非均匀分布和边界摩擦等边界效应，难以满足快速进行物理模拟实验研究的诉求。此外，虽然柔性加载可有效克服试样的边界效应，但现有技术中能实现柔性加载和不平行度自由匹配的水压致裂物理模拟实验装置未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水压致裂物理模拟实验装置，以简化实验装置的结构，降低实验装置的成本，并通过柔性加载和承载机构的不平行度自由调整、匹配，可有效克服试样的边界效应。

为了达到上述目的，本发明提供了一种水压致裂物理模拟实验装置，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。

为了达到上述目的，本发明还提供了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，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；