本發(fā)明涉及干熱巖實驗，特別涉及一種干熱巖壓裂模擬實驗裝置及其測試方法。

背景技術(shù)：

1、地?zé)豳Y源是一種新型清潔、可再生能源。大量的地?zé)崮軆Υ嬗诘貙由畈扛蔁釒r中，并需借助水力壓裂等儲層改造技術(shù)形成水流通道，并組成采注井網(wǎng)、提高熱交換面積來實現(xiàn)地?zé)豳Y源的開發(fā)。但是由于儲層水-巖長期相互作用，改變了儲層滲透性，影響地?zé)豳Y源的長期開采。

2、目前，現(xiàn)有的水力壓裂實驗裝置無法滿足干熱巖壓裂注采一體化的模擬，在實驗過程中，無法準(zhǔn)確的獲取人工裂縫的變化過程，無法及時評價水-巖相互作用對儲層人工壓裂裂縫的影響，使得在實際開采時無法提供全面可靠的驗證數(shù)據(jù)，也無法在實際開采時知道參數(shù)調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提出一種干熱巖壓裂模擬實驗裝置及其測試方法，旨在通過設(shè)置壓力室、旋轉(zhuǎn)組件和第一加壓組件等對巖石樣品進(jìn)行壓裂處理，并且通過成像組件對壓裂后的樣品重建出巖石樣品內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)，進(jìn)而便于對人工壓裂的裂縫進(jìn)行評價和分析，從而為后續(xù)的地?zé)豳Y源持續(xù)的高效開發(fā)提供設(shè)計支撐。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的所述干熱巖壓裂模擬實驗裝置包括：

3、壓力室，所述壓力室用于放置巖石樣品；

4、旋轉(zhuǎn)組件，所述壓力室安裝于所述旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(zhuǎn)組件用于驅(qū)動所述壓力室轉(zhuǎn)動；

5、第一加壓組件，所述第一加壓組件設(shè)于所述壓力室的外周側(cè)，并與所述壓力室內(nèi)連通，以用于給所述壓力室提供溫度和壓力；

6、第二加壓組件，所述第二加壓組件安裝于所述壓力室內(nèi)，并用于抵壓于所述巖石樣品，以給所述巖石樣品提供軸向力；

7、第三加壓組件，所述第三加壓組件設(shè)于所述壓力室的外周側(cè)，并連通所述壓力室內(nèi)，以用于壓裂所述巖石樣品；

8、成像組件，所述成像組件設(shè)于所述旋轉(zhuǎn)組件的外周側(cè)，以用于獲取所述巖石樣品在受壓過程中的圖像；以及

9、控制器，所述控制器分別電連接于所述旋轉(zhuǎn)組件、所述第一加壓組件、所述第二加壓組件和所述成像組件。

10、可選的實施例中，所述壓力室包括第一殼體和第二殼體，所述第一殼體安裝于所述旋轉(zhuǎn)組件，所述第二殼體安裝于所述第一殼體內(nèi)，所述第二殼體用于放置于所述巖石樣品，所述第二加壓組件安裝于所述第一殼體內(nèi)，并驅(qū)動連接于所述第二殼體，所述第一加壓組件連通于所述第一殼體，所述第三加壓組件連通于所述第二殼體。

11、可選的實施例中，所述旋轉(zhuǎn)組件包括驅(qū)動件、旋轉(zhuǎn)平臺和固定座，所述第一殼體安裝于所述旋轉(zhuǎn)平臺，所述驅(qū)動件安裝于所述固定座，所述驅(qū)動件的輸出軸驅(qū)動連接于所述旋轉(zhuǎn)平臺，以驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)平臺相對于所述固定座轉(zhuǎn)動。

12、可選的實施例中，所述成像組件包括射線源和面陣探測器，所述射線源和所述面陣探測器分別電連接于所述控制器，所述射線源與所述面陣探測器設(shè)于所述壓力室的相對兩側(cè)，所述射線源用于發(fā)出射線，所述面陣探測器用于接收衰減后的射線，所述控制器用于根據(jù)所述面陣探測器接收的信號，顯示出所述巖石樣品壓裂過程中的內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)。

13、可選的實施例中，所述干熱巖壓裂模擬實驗裝置還包括封裝組件，所述封裝組件包括依次設(shè)置的第一墊塊、透水墊塊和第二墊塊，所述第一墊塊、所述透水墊塊和所述第二墊塊設(shè)于所述第二殼體，并于所述第二殼體的軸線方向上間隔設(shè)置，所述巖石樣品設(shè)于所述第一墊塊與所述透水墊塊之間，所述第三加壓組件的一側(cè)穿過于所述第一墊塊，并用于插設(shè)于所述巖石樣品內(nèi)，所述第三加壓組件的另一側(cè)穿過所述第二墊塊，并用于插接所述透水墊塊。

14、可選的實施例中，所述封裝組件還包括調(diào)平件，所述調(diào)平件安裝于所述第二殼體外，并位于所述第二墊塊遠(yuǎn)離所述透水墊塊的一側(cè)，所述調(diào)平件用于將所述巖石樣品壓平于所述第二殼體內(nèi)。

15、可選的實施例中，所述第三加壓組件包括流體注入器、進(jìn)水管路和排水管路，所述流體注入器電連接于所述控制器，所述流體注入器的一側(cè)連接于所述進(jìn)水管路，所述流體注入器的另一側(cè)連接于所述排水管路，所述進(jìn)水管路的另一側(cè)連通于所述第一墊塊，所述排水管路的另一側(cè)連通于所述第二墊塊。

16、可選的實施例中，所述第一加壓組件包括循環(huán)泵、進(jìn)氣管路和排氣管路，所述循環(huán)泵電連接于所述控制器，所述進(jìn)氣管路的一側(cè)連接于所述循環(huán)泵，所述進(jìn)氣管路的另一側(cè)連接于所述第一殼體，所述排氣管路的一側(cè)連接于循環(huán)泵，所述排氣管路的另一側(cè)連通于所述第一殼體。

17、可選的實施例中，所述固定座設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)，所述導(dǎo)電滑環(huán)電連接于所述控制器，所述旋轉(zhuǎn)平臺設(shè)有電刷；

18、所述干熱巖壓裂模擬實驗裝置還包括溫度傳感器和壓力傳感器，所述溫度傳感器和所述壓力傳感器分別電連接于所述電刷，所述壓力傳感器設(shè)于所述第二殼體的外底壁，所述溫度傳感器設(shè)于所述第一殼體內(nèi)，于所述旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動過程中，所述電刷電連接于所述導(dǎo)電滑環(huán)，以將所述溫度傳感器與所述壓力傳感器的信號傳遞至所述控制器。

19、本發(fā)明又提出一種基于如上任意一項的干熱巖壓裂模擬實驗裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

20、于所述壓力室內(nèi)放置所述巖石樣品，所述巖石樣品的中心位置開設(shè)有壓裂孔；

21、控制所述旋轉(zhuǎn)組件驅(qū)動所述壓力室連續(xù)轉(zhuǎn)動；

22、控制所述第一加壓組件為所述壓力室提供預(yù)設(shè)溫度場和壓力場；

23、控制第二加壓組件對所述巖石樣品施加軸向力，并控制所述第三加壓組件將高壓水注入所述壓力室內(nèi)的巖石樣品的壓裂孔內(nèi)；

24、控制所述成像組件連續(xù)掃描巖石樣品，并通過所述成像組件觀察水力壓裂裂縫擴(kuò)展過程，并重建裂縫形態(tài)；

25、接收所述成像組件的信號，并對重建的裂縫形態(tài)進(jìn)行顯示。

26、本發(fā)明技術(shù)方案的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，包括壓力室、旋轉(zhuǎn)組件、第一加壓組件、第二加壓組件、第三加壓組件、成像組件和控制器，壓力室用于放置巖石樣品；壓力室安裝于旋轉(zhuǎn)組件，旋轉(zhuǎn)組件用于帶動壓力室轉(zhuǎn)動，以便于成像組件對巖石樣品不斷進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)成像，增大實驗的可信力；第一加壓組件設(shè)于壓力室的外周側(cè)，并與壓力室內(nèi)連通，以用于給壓力室提供溫度和壓力，以模擬巖石在現(xiàn)實環(huán)境中受到的溫度和壓力；第二加壓組件安裝于所述壓力室內(nèi)，并用于抵壓于所述巖石樣品，以給所述巖石樣品提供軸向力，以使巖石樣品能均勻、可靠受力，保證干熱巖在高壓環(huán)境的模擬；第三加壓組件設(shè)于壓力室的外周側(cè)，并連通壓力室內(nèi)，以用于壓裂巖石樣品，并往壓裂的巖石樣品注入循環(huán)流動水，以實現(xiàn)對巖石樣品制造人工裂縫，并在壓裂后的巖石樣品持續(xù)注入高壓水，在人工壓裂裂縫內(nèi)形成穩(wěn)定的循環(huán)流動水，在此過程中不斷用成像組件掃描，重建裂縫形態(tài)，觀察水-巖相互作用對裂縫形態(tài)的影響；成像組件設(shè)于旋轉(zhuǎn)組件的外周側(cè)，以用于獲取巖石樣品在受壓過程中的圖像，進(jìn)而便于對壓裂的巖石樣品進(jìn)行裂縫分析，控制器分別電連接于旋轉(zhuǎn)組件、第一加壓組件、第二加壓組件和成像組件。

技術(shù)特征：

1.一種干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述干熱巖壓裂模擬實驗裝置包括：

2.如權(quán)利要求1所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述壓力室包括第一殼體和第二殼體，所述第一殼體安裝于所述旋轉(zhuǎn)組件，所述第二殼體安裝于所述第一殼體內(nèi)，所述第二殼體用于放置于所述巖石樣品，所述第二加壓組件安裝于所述第一殼體內(nèi)，并驅(qū)動連接于所述第二殼體，所述第一加壓組件連通于所述第一殼體，所述第三加壓組件連通于所述第二殼體。

3.如權(quán)利要求2所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)組件包括驅(qū)動件、旋轉(zhuǎn)平臺和固定座，所述第一殼體安裝于所述旋轉(zhuǎn)平臺，所述驅(qū)動件安裝于所述固定座，所述驅(qū)動件的輸出軸驅(qū)動連接于所述旋轉(zhuǎn)平臺，以驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)平臺相對于所述固定座轉(zhuǎn)動。

4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述成像組件包括射線源和面陣探測器，所述射線源和所述面陣探測器分別電連接于所述控制器，所述射線源與所述面陣探測器設(shè)于所述壓力室的相對兩側(cè)，所述射線源用于發(fā)出射線，所述面陣探測器用于接收衰減后的射線，所述控制器用于根據(jù)所述面陣探測器接收的信號，顯示出所述巖石樣品壓裂過程中的內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)。

5.如權(quán)利要求2所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述干熱巖壓裂模擬實驗裝置還包括封裝組件，所述封裝組件包括依次設(shè)置的第一墊塊、透水墊塊和第二墊塊，所述第一墊塊、所述透水墊塊和所述第二墊塊設(shè)于所述第二殼體，并于所述第二殼體的軸線方向上間隔設(shè)置，所述巖石樣品設(shè)于所述第一墊塊與所述透水墊塊之間，所述第三加壓組件的一側(cè)穿過于所述第一墊塊，并用于插設(shè)于所述巖石樣品內(nèi)，所述第三加壓組件的另一側(cè)穿過所述第二墊塊，并用于插接所述透水墊塊。

6.如權(quán)利要求5所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述封裝組件還包括調(diào)平件，所述調(diào)平件安裝于所述第二殼體外，并位于所述第二墊塊遠(yuǎn)離所述透水墊塊的一側(cè)，所述調(diào)平件用于將所述巖石樣品壓平于所述第二殼體內(nèi)。

7.如權(quán)利要求5所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述第三加壓組件包括流體注入器、進(jìn)水管路和排水管路，所述流體注入器電連接于所述控制器，所述流體注入器的一側(cè)連接于所述進(jìn)水管路，所述流體注入器的另一側(cè)連接于所述排水管路，所述進(jìn)水管路的另一側(cè)連通于所述第一墊塊，所述排水管路的另一側(cè)連通于所述第二墊塊。

8.如權(quán)利要求5至7任一項所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述第一加壓組件包括循環(huán)泵、進(jìn)氣管路和排氣管路，所述循環(huán)泵電連接于所述控制器，所述進(jìn)氣管路的一側(cè)連接于所述循環(huán)泵，所述進(jìn)氣管路的另一側(cè)連接于所述第一殼體，所述排氣管路的一側(cè)連接于循環(huán)泵，所述排氣管路的另一側(cè)連通于所述第一殼體。

9.如權(quán)利要求3所述的干熱巖壓裂模擬實驗裝置，其特征在于，所述固定座設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)，所述導(dǎo)電滑環(huán)電連接于所述控制器，所述旋轉(zhuǎn)平臺設(shè)有電刷；

10.一種基于權(quán)利要求1至9任意一項的干熱巖壓裂模擬實驗裝置的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種干熱巖壓裂模擬實驗裝置，包括壓力室、旋轉(zhuǎn)組件、第一加壓組件等，壓力室安裝于所述旋轉(zhuǎn)組件，旋轉(zhuǎn)組件用于驅(qū)動壓力室轉(zhuǎn)動；第一加壓組件設(shè)于壓力室的外周側(cè)，并與壓力室內(nèi)連通，以用于給壓力室提供溫度和壓力；第三加壓組件設(shè)于壓力室的外周側(cè)，并連通壓力室內(nèi)，以用于沖擊巖石樣品的裂縫并壓裂；成像組件設(shè)于旋轉(zhuǎn)組件的外周側(cè)，以用于獲取所述巖石樣品在受壓過程中的圖像。本發(fā)明技術(shù)方案通過對巖石樣品進(jìn)行壓裂處理，并且通過成像組件對壓裂后的樣品重建出巖石樣品內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)，進(jìn)而便于對人工壓裂的裂縫進(jìn)行評價和分析，從而為后續(xù)的地?zé)豳Y源持續(xù)的開發(fā)提供設(shè)計支撐。

技術(shù)研發(fā)人員：薛亞斐,熊波,王社教,方朝合,辛福東,莫邵元
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中石油深圳新能源研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19