[发明专利]原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法

权利要求书

1.一种原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a：圆柱形的试件制作；

步骤b：将试件安装到圆管状的压力室内，并连接各系统间管道，包括围压加载模块和轴压加载模块；

步骤c：先后操作轴压加载模块、围压加载模块，为试件施加轴压和围压；

步骤d：操作水气两相渗流系统，为试件施加水、气流体压力；步骤d为试件施加的水气压力之和应恒小于步骤c为试件施加的轴压、围压，防止压力过大导致轴压、围压的液压油浸入试件中；

步骤e：操作高压电脉冲致裂操作系统进行高压脉冲放电，致裂试件；

步骤f：操作原位CT扫描系统，对试件进行原位扫描，监测试件内部变化；步骤f可任意选择在步骤b、步骤c、步骤d、步骤e的某一个或多个步骤之后进行，通过在试验过程中多次操作步骤e，实现对同一试件的原位实时无损扫描监测；

步骤g：通过流量数据采集模块检测保压应力环境中试件的水、气流体流量变化曲线，步骤g在步骤e前后分别实施，通过对比前后两次步骤液体流量计与气体流量计所测得的水、气流体流量数据，从而判断高压电脉冲致裂试件的效果，前后两次步骤g的水、气流体流量差值越大，证明本次高压电脉冲致裂试件的效果越好；

上述的原位致裂煤层裂隙实时无损观测及两相渗流试验方法，基于一种原位致裂含气储层裂隙实时无损观测及两相渗流试验系统，包括应力加载系统、高压电脉冲致裂操作系统、水气两相渗流系统和原位CT扫描系统；

所述应力加载系统包括压力室（2）、轴压加载模块和围压加载模块；所述压力室（2）采用圆管结构，在压力室（2）内居中安装有试件（1）；所述轴压加载模块包含轴压泵（3），以及在试件（1）的上下两端对称设置并依次相连的第一滑杆（6）、第二滑杆（7）、第三滑杆（8）、第四滑杆（9）、第五滑杆（10）、油缸（4）、轴压管道（5），第二滑杆（7）与压力室（2）滑动配合，第一滑杆（6）、第三滑杆（8）、第四滑杆（9）的直径均小于第二滑杆（7）的直径，第五滑杆（10）伸入各自对应的油缸（4）内，所述油缸（4）的侧壁上开设有轴压通道（4a），所述轴压管道（5）的一端与轴压泵（3）相连，另一端通过轴压通道（4a）接入对应油缸（4）内，并通过所有滑杆为试件（1）提供上下相等的轴压；所述围压加载模块包含围压泵（11）、隔离胶套（12）和两个围压管道（13），所述压力室（2）侧壁上上下对称地开设有两个围压通道（2a），围压管道（13）的一端与围压泵（11）相连，另一端通过对应的围压通道（2a）接入试件（1）内腔为试件（1）四周提供围压，隔离胶套（12）包裹在两个第一滑杆（6）与试件（1）外，且隔离胶套（12）与第一滑杆（6）之间设置有密封圈（14），以防止液压油通过隔离胶套（12）上下端浸入试件（1）中；

所述高压电脉冲致裂操作系统包括高压电脉冲发生模块、高压电脉冲信号监测模块和保护模块；所述高压电脉冲发生模块包含高压脉冲电源（15）、高压电容器（16）、高压电脉冲开关（17）、第一导线节段（18）、第二导线节段（19）、第三导线节段（20）、电极针（21）和导气导液导电螺栓（22）；高压脉冲电源（15）通过第一导线节段（18）为高压电容器（16）充电，所述试件（1）的上下两端均配备有电极针（21）和导气导液导电螺栓（22），电极针（21）的一端抵在试件（1）上，另一端依次同轴穿过第一滑杆（6）、第二滑杆（7）、第三滑杆（8）后，插入第四滑杆（9）的盲孔中，所述导气导液导电螺栓（22）的一端与电极针（21）相连，另一端横向穿到第四滑杆（9）外，其中上方的导气导液导电螺栓（22）通过第二导线节段（19）与高压电容器（16）的正极相连，下方的导气导液导电螺栓（22）通过第三导线节段（20）与高压电容器（16）的负极相连，所述第二导线节段（19）上串联有高压电脉冲开关（17）；所述高压电脉冲信号监测模块包括罗氏线圈（24）、高压探头（25）和示波器（26），罗氏线圈（24）套在第三导线节段（20）上，高压探头（25）串联在第三导线节段（20）上，罗氏线圈（24）与高压探头（25）的监测信号通过信号传输线连接到示波器（26）；所述保护模块包括电磁屏蔽场（27），用于将高压电脉冲致裂操作系统产生的高能量静电、原位CT扫描系统产生的X射线隔绝在电磁屏蔽场（27）中；

所述水气两相渗流系统包括水气压力加载模块和流量数据采集模块，所述水气压力加载模块包括气罐（28）、水压泵（29）、气体管道（30）、水压管道（31）、水气管道（32）和水气收集容器（34），所述电极针（21）的直径小于所穿过滑杆的内径形成水气通道，且两个水气通道均紧贴试件（1），导气导液导电螺栓（22）为空心杆结构，且位于上方的导气导液导电螺栓（22）的内侧端与水气通道连通，外侧端通过水气管道（32）与水气收集容器（34）相连，位于下方的导气导液导电螺栓（22）的内侧端与水气通道连通，外侧端分别设置有进气口和进水口，其中进气口通过气体管道（30）与气罐（28）的出气口相连，进水口通过水压管道（31）与水压泵（29）的出水口相连；所述流量数据采集模块包括安装在气体管道（30）上的气体流量计（35）、安装在水压管道（31）上的液体流量计（36）；

所述原位CT扫描系统包括射线源（40）、平板探测器（41）、CT扫描检测机构（42），所述射线源（40）和平板探测器（41）分别布置在压力室（2）的两侧，压力室（2）可360°水平旋转地安装在绝缘固定底座（39）上，压力室（2）采用满足CT扫描要求的材料制作而成，平板探测器（41）与CT扫描检测机构（42）通过数据传输线相连。