[发明专利]一种储层条件下水力压裂缝网演化过程的实时可视化监测实验装置和方法

权利要求书

1.一种储层条件下水力压裂缝网演化过程的实时可视化监测实验装置，其特征在于，所述装置包括主体结构、围压加载结构、压裂液泵注结构、缝网起裂瞬时定位结构和缝网延伸实时监测结构；

所述主体结构由试样、井筒、水泥外壳构成，水泥外壳紧密包裹试样，井筒竖直穿过水泥外壳固定插入试样正中间；

水泥外壳外接有围压加载结构，所述围压加载结构由液压装置、加厚钢板、刚性压板、柔性压板、球形滑道和滚珠构成；水泥外壳的四个侧面紧贴刚性压板，顶面和底面紧贴柔性压板；刚性压板与刚性压板之间通过“球形滑道-滚珠”结构实现相互垂直错动，柔性压板可在刚性压板挤压下发生形变适应岩样形变；刚性压板和柔性压板外侧固定有液压装置，负责推动刚性压板和柔性压板施加围压；液压装置固定在加厚钢板上，加厚钢板与地面固定连接；

所述缝网起裂瞬时定位结构由半导体纤维丝、电阻测量器、连接线构成；

所述缝网延伸实时监测结构由电磁波脉冲探头、雷达回波分析器、计算机、信号传输线、信号放大器构成；

所述缝网起裂瞬时定位结构中，“匚”形半导体纤维丝分别沿竖向和横向均匀布设于试样全部外表面，每根半导体纤维丝单独通过连接线连接电阻测量器，电阻测量器监测每根半导体纤维丝电阻值；通过监测竖向和横向交叉分布的半导体纤维丝电阻值突变定位试样内缝网起裂位置；

所述半导体纤维丝的分布距离小于2cm，当半导体纤维丝电阻值有突变时，从竖向半导体纤维丝找出电阻值突变最大的半导体纤维丝，同时从横向半导体纤维丝找出电阻值突变最大的半导体纤维丝，两条半导体纤维丝的交点定义为试样内缝网起裂位置在试样表面上的投影点；试样平行表面上的投影点两两连接确定3条定位线，最后3条定位线交于一点即为试样内缝网起裂位置；若3条定位线不能精准交于一点，则取距三条定位线相同距离的点为试样内缝网起裂位置，实现水力压裂缝网起裂位置的瞬时定位；

所述缝网延伸实时监测结构中，电磁波脉冲探头按照九宫格的排列方式放置于试样表面，电磁波脉冲探头负责向试样内部发射纳秒级电磁波脉冲并接收岩体回波和流体回波；雷达回波分析器通过处理回波相参滤除岩体回波并保留流体回波；通过对流体回波的持续监测实时定位压裂液运动信息，进而由压裂液运动信息实时反映缝网延伸信息，雷达回波分析器与计算机线路连接，实时可视化缝网延伸过程。

2.根据权利要求1所述的一种储层条件下水力压裂缝网演化过程的实时可视化监测实验装置，其特征在于，所述围压加载结构中，“球形滑道-滚珠”结构由球形滑道和滚珠构成，刚性压板顶部设有滚珠，底部设有球形滑道，滚珠和球形滑道可互扣连接；通过滚珠和球形滑道将刚性压板与刚性压板垂直互扣连接，侧面刚性压板在液压装置的推动下利用“球形滑道-滚珠”结构发生相互垂直错动和移动施加水平围压，顶部和底部柔性压板在液压装置的推动下施加轴向围压。

3.根据权利要求1所述的一种储层条件下水力压裂缝网演化过程的实时可视化监测实验装置，其特征在于，所述投影点坐标通过电阻值突变最大的半导体纤维丝位置坐标获取，然后通过投影点坐标计算缝网起裂位置坐标，见下式(1)，

式中：u，v，w为缝网起裂位置的三维坐标；F_x，F_y为主视图的投影点坐标；T_x，T_y为俯视图的投影点坐标；S_x，S_y为侧视图的投影点坐标；x，y为图纸坐标系下投影点坐标。