[发明专利]一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验装置及方法

权利要求书

1.一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验装置，其特征在于，包括：岩样装夹系统、应力加载装置、水力施加装置、DIC测量及分析系统；

所述岩样装夹系统用于固定岩样，岩样装夹系统包括：两块不锈钢压板、两块有机玻璃板、若干紧固装置、两个围护组件、以及设置于其中一块不锈钢压板上的视图窗口；两个围护组件分别设置于岩样的左右两侧，岩样前后两侧从近至远依次设置有机玻璃板、不锈钢压板；所述两块不锈钢压板、两块有机玻璃板、两个围护组件上均设置有预留孔位，紧固螺栓依次插入不锈钢板、有机玻璃板、围护组件，有机玻璃板、不锈钢板，并拧紧固定，使得各部件紧固结合在一起；两块有机玻璃板与岩样之间还设有矩形橡胶密封圈；

所述应力加载装置用于向岩样上施加应力；

所述水力加载装置用于向岩样上施加水力，进行压裂；

所述DIC测量及分析系统用于分析水力压裂过程中裂缝变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验装置，其特征在于，应力加载装置包括：液压活塞、固定反力装置，所述液压活塞用于向岩样施加应力，所述固定反力装置用于确保通过液压活塞施加的应力充分作用于岩样中。

3.根据权利要求1所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验装置，其特征在于，水力施加装置包括：注液口、密封卡套、储液装置、液压泵，所述注液口用于向岩样中注入水力压裂所需压裂液，所述密封卡套用于防止水分散失，所述储液装置用于储存压裂液，所述液压泵用于施加注水动力。

4.根据权利要求1所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验装置，其特征在于，DIC测量及分析系统包括：位移信号接收装置、实时图像显示装置、主机、应变分析装置、裂缝识别及分析装置；所述位移信号接收装置用于接收水力压裂过程中标记点的位置信息，所述实时图像显示装置用于将接所收到的标记点位置信息显示在屏幕中，所述应变分析装置用于将标记点的位移信息转换为应变信息，所述裂缝识别及分析装置用于根据应变信息描绘出裂缝的变化情况并进行分析，所述主机用于控制位移信号接收装置、实时图像显示装置、应变分析装置、裂缝识别及分析装置的工作。

5.基于权利要求4所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验装置的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验方法，其特征在于，包括：

S1：制备页岩岩样，在岩样中心钻取水力孔；所述岩样在制备时，包括在岩样中心钻取预留孔并制备竖直穿越预留孔的垂直裂缝作为人工裂缝；

S2：将围护组件放在岩样两侧，然后采用有机玻璃板对设置了围护组件的岩样进行预装夹，然后将预装夹的岩样放置于前后不锈钢压板之间，最后将紧固装置依次插入不锈钢板，有机玻璃板，岩样围护组件，有机玻璃板和不锈钢板，并拧紧固定；

S3：用所述应力加载装置启动液压活塞，并通过液压活塞在岩板试件上施加所需的应力，以实现对岩板试件边界力的加载；

S4：通过水力施加装置启动液压泵，并通过水力孔向岩板试件施加所需的水力，进行水力压裂实验；

S5：通过所述位移信号接收装置，得到水力压裂过程中标记点位移的变化，然后通过所述应变分析装置可以得到实验过程中的应变信息，进而通过所述裂缝识别及分析装置将应变信息进行分析处理，最后通过所述图像显示装置将水力压裂过程中裂缝信息显示在显示器中，实现裂缝实时变化可视化的目的。

6.根据权利要求5所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验方法，其特征在于，所述岩样在制备时，还包括将需要观测岩样位移信息的一侧喷涂白色油漆，待白色油漆充分晾干后喷涂黑色散斑。

7.根据权利要求6所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验方法，其特征在于，岩样高度均大于岩样装夹系统。

8.根据权利要求7所述的一种基于DIC技术的页岩可视化压裂实验方法，其特征在于，包括制备多个不同逼近角充填裂缝的岩样。