[发明专利]一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法及装置

权利要求书

1.一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法，其特征在于，所述方法包括：

在预设气压和第一预设温度下，且在预设法向力和预设剪切力对试验岩样的作用下，执行以下步骤：

S1：以预设注水流量向所述试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，以使注入的水沿所述试验岩样内部的天然裂隙面渗流；

S2：当从所述天然裂隙面渗流出的水的流量不变时，基于所述渗流出的水的流量计算所述天然裂隙面的水力开度作为初始水力开度，并基于所述渗流出的水的流量计算所述天然裂隙面的各向异性渗透率作为初始各向异性渗透率；

S3：采用预设注水方式向所述试验岩样内部继续注水，以使所述天然裂隙面发生剪切滑移；在剪切滑移过程中，基于所述渗流出的水的流量实时计算所述天然裂隙面的水力开度，并基于所述渗流出的水的流量实时计算所述天然裂隙面的各向异性渗透率；

S4：当所述试验岩样的剪切位移达到预设剪切位移阈值时，停止注水。

2.根据权利要求1所述的天然裂隙高温剪切渗流试验方法，其特征在于，采用以下方式获得所述预设气压和所述第一预设温度：

对所述试验岩样所处的密闭腔体进行加温加压操作，以使所述密闭腔体具有所述预设气压和所述第一预设温度；

采用以下方式获得所述预设法向力和所述预设剪切力：

对所述试验岩样施加以第一预设速率增大的法向力，直至所述法向力达到所述预设法向力；对所述试验岩样施加以第二预设速率增大的剪切力，直至所述剪切力达到所述预设剪切力；其中，所述预设剪切力小于使所述天然裂隙面发生剪切滑移时的临界剪切力。

3.根据权利要求1所述的天然裂隙高温剪切渗流试验方法，其特征在于，所述采用预设注水方式向所述试验岩样内部继续注水，以使所述天然裂隙面发生剪切滑移，包括：

循环执行以下步骤，直至所述试验岩样的剪切位移达到所述预设剪切位移阈值：

以第三预设速率增加注水水压，当所述试验岩样的剪切位移的瞬时增量超过预设增量阈值时，以所述预设注水流量注水；

当所述试验岩样的剪切位移在预设时间内保持不变时，以所述第三预设速率增加所述注水水压。

4.根据权利要求2所述的天然裂隙高温剪切渗流试验方法，其特征在于，所述试验岩样底部设置有与所述天然裂隙面连通的注水孔；所述密闭腔体上设置有出水口和与所述注水孔连通的注水口；所述以预设注水流量向所述试验岩样内部注入具有第二预设温度的水，以使注入的水沿所述试验岩样内部的天然裂隙面渗流，包括：

以所述预设注水流量依次经由所述注水口、所述注水孔向所述试验岩样内部注入具有所述第二预设温度的水，以使注入的水沿所述试验岩样内部的天然裂隙面渗流；

所述出水口用于排出从所述天然裂隙面渗流出的水。

5.根据权利要求4所述的天然裂隙高温剪切渗流试验方法，其特征在于，采用以下表达式计算所述天然裂隙面的水力开度：

其中，e_h为所述天然裂隙面的水力开度；为所述注水口与所述出水口的水压差；μ为水的动力粘度系数；q为所述出水口的水流量；r1为所述注水孔的半径；r2为与所述天然裂隙面的面积相等的圆的半径。

6.根据权利要求4所述的天然裂隙高温剪切渗流试验方法，其特征在于，所述出水口设置有多个；采用以下表达式计算所述天然裂隙面的各向异性渗透率：

其中，k_i为经第i个出水口计算出的所述天然裂隙面在该出水口方向的渗透率；e_hi为经所述第i个出水口计算出的所述天然裂隙面的水力开度；为所述注水口与所述第i个出水口的水压差；μ为水的动力粘度系数；q_i为所述第i个出水口的水流量。