[发明专利]模拟套损过程的实验装置及其实验方法

权利要求书

1.一种模拟套损过程的实验方法，其特征在于，所述模拟套损过程的实验方法包括：

制作模拟地层的岩石试件，所述岩石试件依次包括采用页岩制作的页岩层、采用水泥掺杂鹅卵石制作的砾岩层、采用泥岩制作的泥岩层；

在所述岩石试件制作的过程中预制有断层；

在所述岩石试件上钻出井筒，所述井筒穿过所述断层，在所述井筒内安装入套管；

在所述套管和所述断层中放置位移变形传感器；

在所述套管和所述井筒之间的环空中注入水泥形成水泥环；

将所述套管内注入液体后将所述套管进行封闭以模拟套管内压；

将所述岩石试件放入三轴压裂设备中施加三轴压力，其中，对所述岩石试件施加轴向压力，对不同的岩层分段施加不同的围压，以模拟套管在地层所承受的不同的压力；

在施加三轴压力的过程中，记录所述位移变形传感器的数据和对所述岩石试件施加的三轴压力的数据；

取出所述岩石试件，将所述套管取出以观察记录所述套管和所述水泥环的损坏情况，根据所述套管和所述水泥环的损坏情况、所述位移变形传感器的数据、对所述岩石试件施加的三轴压力的数据分析岩层应力差对套损的影响。

2.根据权利要求1所述的模拟套损过程的实验方法，其特征在于，所述岩石试件中的页岩层、砾岩层和泥岩层之间通过水泥进行粘合拼接。

3.根据权利要求1所述的模拟套损过程的实验方法，其特征在于，在所述岩石试件制作的过程中预制有断层，具体为，在需要预制的断层的位置先放置一个纸板，待水泥硬化后，取出纸板，此时断层预制完成。

4.根据权利要求1所述的模拟套损过程的实验方法，其特征在于，在对所述岩石试件施加轴向压力时，在所述套管的两端设置橡胶垫片。

5.根据权利要求1所述的模拟套损过程的实验方法，其特征在于，在对所述岩石试件的三个不同的岩层分段施加各自相对应的围压时，在所述岩石试件中的三种岩层处分别设置各自的压板，每一套压板对应不同的千斤顶，从而使得每一个岩层的围压单独控制。

6.根据权利要求1所述的模拟套损过程的实验方法，其特征在于，所述砾岩层中鹅卵石所占体积不低于50％，所述鹅卵石的颗粒粒径范围在2mm至50mm之间。

7.一种模拟套损过程的实验装置，其特征在于，所述模拟套损过程的实验装置包括：

用于模拟地层的岩石试件，所述岩石试件依次包括采用页岩制作的页岩层、采用水泥掺杂鹅卵石制作的砾岩层、采用泥岩制作的泥岩层，所述岩石试件中具有断层，所述岩石试件中钻设有井筒，所述井筒穿过所述断层；

安装在所述井筒中的套管，所述套管和所述井筒之间的环空中注入有水泥以形成水泥环，所述套管中能注入液体并进行封闭以模拟套管内压；

分别设置在所述套管和所述断层中的位移变形传感器；

分别设置在三个岩层各自周向上的压板；

用于对所述岩石试件施加三轴压力的三轴压裂设备，所述三轴压裂设备具有多个千斤顶，每一套压板对应不同的千斤顶，其能够分别对岩石试件的轴向、不同岩层的周向施加不同的围压，从而使得每一个岩层的围压单独控制。

8.根据权利要求7所述的模拟套损过程的实验装置，其特征在于，所述岩石试件呈长方体状，每一个岩层的周向上的每个面均具有压板，所述三轴压裂设备对每一个岩层的周向上施加有至少两个相垂直方向的压力。