[发明专利]高温高压下岩石大位移剪切渗流的测量方法

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学领域，尤其涉及一种高温高压下岩石大位移剪切渗流的测量方法。

背景技术

岩石的剪切渗流是重大地质灾害研究的基础，如地震和滑坡产生的机理、能源资源开发中水力压裂诱发的断层活化机理等。目前，岩石剪切渗流的测量方法有：常温低压(围压小于20MPa)下，直剪渗流的测量方法；常温高压下，斜剪渗流的测量方法；高温高压下，斜剪渗流的测量方法。斜剪渗流的测量方法存在：因剪切面与试样轴线有一定夹角，在剪切滑移过程中剪切面积发生变化，试样局部应力状态改变；渗流流体经过的路径不规则，导致无法准确确定渗流截面几何尺寸；剪切位移小，尤其是高温时仅2mm左右的缺点。直剪渗流的测量方法，虽然剪切位移较大，但由于压力釜内的试样不一样长，试样剪切过程中密封套内出现一段空白区域，一方面密封套极易向内变形，使测量无法进行，另一方面长短试样受力一样，围压增高后易使试样破断，导致测量失败。因此，目前国内外尚无高温高压下测量岩石大位移剪切(直剪)渗流方法的报导。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺点，提供一种高温高压下岩石大位移剪切渗流的测量方法，解决目前尚无在高温高压下，能实现岩石大位移剪切渗流测量的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种高温高压下岩石大位移剪切渗流的测量方法，其测量步骤为：

(1)将耐高温橡胶套装入两端均开口的压力釜内；

(2)将两块截面形状和尺寸相同、长度不同的半圆柱体岩石短试样和半圆柱体岩石长试样组合后放入所述耐高温橡胶套内；

(3)将压力釜的法兰与轴向加压缸的法兰用紧固螺栓连接，同时，通过螺栓紧固力将压力釜与轴向加压缸之间的耐高温橡胶套端面的法兰式密封面进行挤压，对压力釜内腔的一端实施密封；

(4)移动轴向加压缸内的中空活塞杆，使带有密封圈的轴向压头与半圆柱体岩石长试样接触；

(5)调整半圆柱体岩石短试样和半圆柱体岩石长试样的水平位置，使二者在轴向加压缸内的端面具有一定的位置差，该位置差等于预设的试样剪切滑移量；即：两试样在压力釜内的长度等于压力釜长度，半圆柱体岩石长试样露于轴向加压缸内的长度为剪切滑移量，使得半圆柱体岩石短试样与轴向压头之间的空间至少等于预设试样的剪切滑移量；

(6)将压力釜的法兰与轴向固定缸的法兰用紧固螺栓连接，同时，通过螺栓紧固力将压力釜与轴向固定缸之间的耐高温橡胶套另一端面的法兰式密封面进行挤压，对压力釜内腔的另一端实施密封；

(7)在轴向固定缸的内腔依次放入承压钢块、带有密封圈的轴向压头和与轴向固定缸螺纹连接的中空固定螺柱，转动中空固定螺柱使得轴向压头和承压钢块向半圆柱体岩石短试样端部移动，直至与半圆柱体岩石短试样接触，停止转动中空固定螺柱；

(8)通过与压力釜连接的围压高压泵，向耐高温橡胶套的外壁和压力釜的内壁之间充满传压介质；

(9)通过缠绕在压力釜外围的加热带对半圆柱体岩石短试样和半圆柱体岩石长试样加热；

(10)当围压和温度均达到设定值后，启动与轴向加压缸连通的轴压高压泵，通过中空活塞杆将压力传递给轴向压头，推动半圆柱体岩石长试样剪切滑移；同时，启动孔隙压高压泵，孔隙流体经过高压管到达轴向压头，并作用于半圆柱体岩石短试样和半圆柱体岩石长试样之间的接触裂缝面；

(11)测量经过轴向固定缸中的轴向压头流出的孔隙流体流速，获得高温高压下岩石剪切过程中的渗流特性。

进一步，所述传压介质为液体导热油或气体。

进一步，所述传压介质为气体时，需通过与压力釜连接的真空泵，对压力釜内腔抽真空。

进一步，所述半圆柱体岩石短试样或为半方柱体岩石短试样，所述半圆柱体岩石长试样或为半方柱体岩石长试样。