[发明专利]一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法及装置

说明书

本发明提供了一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法、装置、存储介质及电子设备，涉及裂隙剪切渗流试验技术领域，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：以预设注水流量向试验岩样内部注入具有第二预设温度的水；当渗流出的水的流量不变时，计算初始水力开度和初始各向异性渗透率；采用预设注水方式继续注水，以使天然裂隙面发生剪切滑移；在剪切滑移过程中，实时计算天然裂隙面的水力开度和各向异性渗透率；当剪切位移达到预设剪切位移阈值时，停止注水。本发明提供的技术方案，能够获取表征天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性的关键参数，且提高了试验过程的自动化程度。

技术领域

本发明涉及裂隙剪切渗流试验技术领域，特别地涉及一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法及装置。

背景技术

地热是一种储存于地壳岩石，蒸汽或天然流体中的可再生能源，其按储存方式可大致分为水热型和干热岩型，而后者由于高热值而最具开发潜力。我国具有丰富的干热岩资源，干热岩开发须首先在地热储层中建立一个连通的裂缝系统，接着由注入井向储层中注入冷水，使其与热岩接触发生热交换，然后通过流体流动将热量带出至生产井，最终在地面进行热能转化实现发电。上述开采工艺核心是储层改造，即通过在储层中构建裂缝网络系统来实现冷流体与热岩的对流换热。目前常用的两种储层改造技术是：水力压裂和水力剪切。前者通过高压流体注入使储层破裂产生人工裂隙而实现缝网联通，而后者则通过水压诱导天然裂隙发生滑移剪胀而实现储层渗透率改造。大量工业实践表明，干热岩力学强度高，基质渗透率低，采用水力压裂技术不易在高温热储层中造出裂缝，且由于热储层中含有大量天然裂隙，因此水力剪切技术是当前干热岩储层改造的研究重点。由此可知，开展天然裂隙热储层注水剪切-增透采热的试验模拟工作是当前干热岩开采领域亟待解决的难题，这对于实现热能资源高效开采以及热储围岩稳定性控制具有重要意义。

天然裂隙储层由大量岩体单裂隙构成，而深入探究注水诱发高温单裂隙岩体剪切-渗流-换热特征演化是掌握裂隙热储注水剪切-增透采热的关键。然而，目前的研究由于缺少足够多的监测数据，如裂隙力学损伤、裂隙面各向异性渗透率等，导致目前的研究无法准确理解剪切过程中力学变形及渗流现象；同时，现有技术中更未见考虑剪切过程中裂隙对流换热特性演化，这导致无法刻画裂隙剪切对热能传输特性影响，进而也不能评判水力剪切效果的好坏。

可见，现有的裂隙剪切渗流试验对于一些关键参数无法获取，从而无法全面地表征天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性；且现有的试验过程操作复杂、自动化程度较低。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法及装置，能够获取表征高温天然裂隙面在注水剪切过程中的演化特性的关键参数，且提高了试验过程的自动化程度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种天然裂隙高温剪切渗流试验方法，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。