[发明专利]页岩吸水测试装置与测试方法

说明书

本发明提供了一种页岩吸水测试装置与测试方法，页岩吸水测试装置用于测试页岩样本的吸水膨胀机理，页岩吸水测试装置包括：膨胀管组件，膨胀管组件设置在页岩样本内部的容纳腔内；供水组件，供水组件与膨胀管组件连接，以通过向膨胀管组件注入预设压力的水，使膨胀管组件的体积膨胀并给页岩样本的容纳腔壁施加向外的膨胀力；检测机构，检测机构与页岩样本连接，以检测膨胀管组件在膨胀后页岩样本的体积变化。本发明的页岩吸水测试装置解决了现有技术中无法预测页岩吸水膨胀对套管造成损伤的问题。

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，具体而言，涉及一种页岩吸水测试装置与测试方法。

背景技术

在页岩气的开采过程中，常常需要压裂改造增加页岩气井产能。在压裂过程中井壁岩石在压裂液的影响下，具有明显的流变效应。水通过对岩石结构和力学参数的影响，使岩石蠕变变形大幅增加。页岩吸水膨胀发生蠕变变形过程中，会对套管造成一定损害，给页岩气的开采带来重大经济损失。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种页岩吸水测试装置与测试方法，以解决现有技术中无法预测页岩吸水膨胀对套管造成损伤的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种页岩吸水测试装置，页岩吸水测试装置用于测试页岩样本的吸水膨胀机理，页岩吸水测试装置包括：膨胀管组件，膨胀管组件设置在页岩样本内部的容纳腔内；供水组件，供水组件与膨胀管组件连接，以通过向膨胀管组件注入预设压力的水，使膨胀管组件的体积膨胀并给页岩样本的容纳腔壁施加向外的膨胀力；检测机构，检测机构与页岩样本连接，以检测膨胀管组件在膨胀后页岩样本的体积变化。

进一步地，检测机构包括激光扫描仪，激光扫描仪设置在页岩样本的一侧以用于检测页岩样本表面的形变。

进一步地，检测机构包括：第一检测板组件，第一检测板组件沿第一预设方向设置在页岩样本的侧面，并与页岩样本的侧面抵接连接；第一位移检测器，第一位移检测器与第一检测板组件连接，以检测第一检测板组件在页岩样本膨胀前后沿第一预设方向上的位移变化。

进一步地，第一检测板组件包括两个第一检测板，两个第一检测板分别设置在页岩样本的相对两侧，检测机构还包括：第一加载系统，第一加载系统与两个第一检测板均连接，以通过两个第一检测板给页岩样本施加一对大小相同、方向相反的第一预应力，以夹紧页岩样本；第一压力表，第一压力表与第一检测板组件连接，以检测页岩样本膨胀前后对第一检测板组件的推力变化。

进一步地，检测机构还包括：第二检测板组件，第二检测板组件沿第二预设方向设置在页岩样本的侧面，并与页岩样本的侧面抵接连接，其中，第二预设方向与第一预设方向相互垂直；第二位移检测器，第二位移检测器与第二检测板组件连接，以检测第二检测板组件在页岩样本膨胀前后沿第二预设方向上的位移变化。

进一步地，第二检测板组件包括两个第二检测板，两个第二检测板分别设置在页岩样本的相对两侧，检测机构还包括：第二加载系统，第二加载系统与两个第二检测板均连接，以通过两个第二检测板给页岩样本施加一对大小相同、方向相反的第二预应力，以夹紧页岩样本；第二压力表，第二压力表与第二检测板组件连接，以检测页岩样本膨胀前后对第二检测板组件的推力变化。

进一步地，检测机构还包括：支撑组件，支撑组件可移动地设置在页岩样本的底部，以支撑页岩样本；第三位移检测器，第三位移检测器与支撑组件连接，以检测支撑组件在页岩样本膨胀前后沿竖直方向上的位移变化。

进一步地，膨胀管组件包括：膨胀管，膨胀管的一端开口，膨胀管的另一端封闭，供水组件与膨胀管开口的一端连接，以向膨胀管内输入预设压力的水。

进一步地，供水组件包括：注水泵，注水泵通过水管与膨胀管组件连接；第三压力表，第三压力表设置在水管上，以检测向膨胀管组件内注入水的压力。

根据本发明的另一方面，提供了一种测试方法，测试方法采用上述的页岩吸水测试装置对页岩样本进行测试，测试方法包括：