[发明专利]一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法

说明书

本发明公开了一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法，取得原始岩芯后，对原始岩芯进行裂隙检测，检测到裂隙后，对裂隙的对角处的原始岩芯进行切除，然后使用橡胶块进行填充，得到观测岩芯，进行试验。本发明提出试验加载方法能够完全再现深部地下工程水力激发过程，并能够对其的水力特征进行评价。

技术领域

本发明涉及岩土力学实验领域，具体的，涉及一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法。

背景技术

深部地下工程，例如，页岩气的开发，二氧化碳地下封存，增强型地热系统等等，是有效的减少二氧化碳浓度的方法，目前世界各国都在研究。这些工程中都涉及到向地下注入大量流体这一过程，如何再现深部地下工程水力激发的过程，对于深部地下工程的评价有着重大的意义。

发明人认为，目前缺少对这一领域的研究的相关实验设备以及实验方法，并且在目前的研究中，普遍使用传统的三轴模拟装置以及模拟方法，目前的加载方式都为主动式加载，即由活塞实现剪切位移的加载，这只能在一定程度上再现深部地下工程水力激发过程，没有针对水力激发这一地球物理现象做出合理的模拟设计。

发明内容

针对现有研究深部地下工程水力激发过程实验装置和方法的不足，本发明旨在提供一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法，实现模拟深部地下工程水力激发过程。结合现有的三轴试验仪器，渗流加载系统，提出了一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法。本发明对水力激发过程进行总结，进而分析其力学机理指导实验设计。为了研究裂隙的天然状态下的水力耦合特征，设计了深部岩体岩样的取芯方法，本发明基于试验需求与目的，设计了试验的加载方式，实现了岩体裂隙的贴合匹配、岩体的饱和、围岩的加载、及水力激发下的裂隙滑移的过程模拟，使用3D打印技术打印特定肖氏硬度的橡胶材料，实现了空腔的添堵，保证了滑移的顺利进行；本发明提出试验加载方法能够完全再现深部地下工程水力激发过程，并能够对其的水力特征进行评价。

本发明的目的，是提供一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

本发明公开了一种用于模拟深部地下工程水力激发过程的试验加载方法，取得原始岩芯后，对原始岩芯进行裂隙检测，检测到裂隙后，对裂隙的对角处的原始岩芯进行切除，然后使用橡胶块进行填充，得到观测岩芯，进行试验。

具体的，包括以下步骤：

1)取得原始岩芯；

2)对原始岩芯进行裂隙检测，以裂隙为中心线将裂隙周围的岩芯加工成长方体，得到长方体岩芯；

3)将长方体岩芯固定，以裂隙为中心进行取芯，得到标准圆柱岩芯；

4)对裂隙的对角处的岩芯进行切除，切除后使用橡胶块进行填充，得到观测岩芯；

5)将观测岩芯组装到岩芯加持器上，接入三轴试验仪器，流体加载系统，开始实验。

进一步，扫描切除后的岩芯，根据扫描数据，使用3D打印技术打印橡胶材料得到橡胶块。

进一步，步骤5)中，通过低围压的循环荷载实现裂隙面的贴合和匹配；使用低流速对试样进行饱和；使用低加载速率对岩样施加围压，施加完成试验前期的荷载。

进一步，步骤5)中，使用立方定律测定水力激发前的渗透率。

进一步，对观测岩芯进行试验时，包括以下步骤：

1)使用两个泵在试样的两端施加水力荷载，两个泵中的一个提供恒定的流量，两个泵中的另一个提供恒定的压力，维持设定的时间m1后，计算渗透率q1；