[发明专利]加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统及方法

权利要求书

1.一种加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，其包括：

用于加载实验样品的加载框架，所述加载框架内部形成有呈方形的加载腔；

用于向所述实验样品加载压力的真三轴地应力加载单元，其包括：呈中空结构的可膨胀式加载板，与所述可膨胀式加载板相连通并用于向所述可膨胀式加载板提供压力的压力泵，其中，所述可膨胀式加载板包括：位于所述加载腔与实验样品之间的第一加载板和位于所述实验样品一端的第二加载板，所述第一加载板沿着所述加载腔的深度方向至少设置有两组；

与所述压力泵相连接的压力传感器；

与所述压力泵和压力传感器电性连接的控制器。

2.如权利要求1所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，每组所述第一加载板包括沿着第一方向相对设置的最大水平应力加载板对和沿着垂直于所述第一方向的第二方向相对设置的最小水平应力加载板对，其中，向所述最大水平应力加载板对中的加载板施加的压力为最大水平应力，向所述最小水平应力加载板对中的加载板施加的压力为最小水平应力。

3.如权利要求2所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述控制器设置有存储单元，所述存储单元中存储有每个加载板对应的加载应力数据，所述控制器能够存储所述压力传感器采集的压力数据，并调节所述压力泵的输出压力。

4.如权利要求3所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述可膨胀式加载板的中空部分用于容纳工作介质，所述可膨胀式加载板的最高加载压力至少为69兆帕。

5.如权利要求4所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述可膨胀式加载板的材料为钛镍合金。

6.如权利要求5所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述工作介质为水。

7.如权利要求5所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述实验样品呈长方体，其长宽高分别为：762mm×762mm×914mm，所述实验样品的中部钻有井眼，底部设置有裸眼段，顶部用于固井。

8.如权利要求7所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述加载框架包括相对的底板和顶盖以及设置在所述底板和顶盖之间的固定机构，其中，所述顶盖上设置有用于模拟井眼的通孔。

9.如权利要求8所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统，其特征在于，所述第一加载板为三组，三组所述第一加载板与所述压力泵相配合形成沿着垂向上下分布的三层最大水平应力、三层最小水平应力6个水平压力通道；所述第二加载板与所述压力泵配合形成一个垂向压力通道。

10.一种基于权利要求9所述的加载应力测试裂缝高度扩展的实验系统的实验方法，其特征在于，包括：

将可膨胀式加载板与压力泵相连接，同时将压力传感器依次安装于每组可膨胀式加载板与压力泵之间；

打开所述可膨胀式加载板的排空管线，向所述可膨胀式加载板中注入工作介质，在充满所述可膨胀式加载板后至排出工作介质时完成排空操作；

启动压力泵，调节压力通道内的压力，使得所述可膨胀式加载板中的压力升高至预定围压；

向所述加载框架的通孔中注入预定压力的压裂试样；在裂缝扩展到加载样品端部后，停止注入；卸载所述压裂试样的压力至0，卸载所述可膨胀加载板中的工作介质的压力至0。