[发明专利]多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置

权利要求书

1.一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，包括真三轴伺服控制系统、水力压裂系统、多尺度监测系统以及压裂改造评价系统，所述真三轴伺服控制系统对试样进行三个主应力方向的加载，所述水力压裂系统和所述压裂改造评价系统均通过高压输出总管与注液管相连，所述水力压裂系统对试样注入压裂液使试样压裂，所述多尺度监测系统对压裂过程的相关参数变化进行多尺度实时记录，采用倒计时启动方式使所述多尺度监测系统的各个模块与所述水力压裂注液系统同时启动，所述压裂改造评价系统在试样压裂后保持原有的应力状态下注液，通过压力、流量数据对压裂后的试样进行效果评价。

2.根据权利要求1所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，所述真三轴伺服控制系统包括操作平台、竖轴主机框架和两个水平主机框架，所述操作平台放置试样，两个所述水平主机框架正交设置，所述竖轴主机框架竖直设置，所述水平主机框架和所述竖轴主机框架上分别设置有加载油缸，三个所述加载油缸分别由三个独立的伺服控制阀控制，所述加载油缸通过管路与液压站相连，以实现对试样的稳定持续加载，所述液压站包括比例泵和油源冷却组件。

3.根据权利要求2所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，每个所述加载油缸的端部均设置有传压杆，所述水平主机框架连接的传压杆水平布置且预留有通道，所述通道用于所述注液管的穿过，所述操作平台上设置有与所述传压杆一一对应的加载板，所述加载板上预留有所述注液管的注液孔。

4.根据权利要求3所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，所述操作平台上形成有导流槽，所述导流槽为逐渐缩小的漏斗状并汇集至孔端，以收集所述压裂改造评价系统的出液流量，所述加载板上预留有安装声发射探头的预留孔。

5.根据权利要求4所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，所述水力压裂系统包括通过管路依次相连的储液器、第一阀门、双向泵、第二阀门、增压器、脉冲增压器、不锈钢蓄能器以及伺服控制器，所述增压器设置有间接测量液体流量的第一位移传感器，所述增压器与所述脉冲增压器均与所述高压输出总管连通，并在连通处设置有第一压力传感器。

6.根据权利要求4所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，所述多尺度监测系统包括声发射监测模块、应力-位移监测模块、应变监测模块、注液压力监测模块和微观内窥镜监测模块；所述声发射监测模块包括所述加载板的预留孔处安装的声发射探头，所述应力-位移监测模块包括安装在所述传压杆上的应力传感器和第二位移传感器，所述应变监测模块包括粘贴在试样上的应变片，所述注液压力监测模块包括与所述注液管连接的注液压力传感器，所述微观内窥镜监测模块包括双层透明管、内窥镜头和内窥操作台，所述双层透明管的外层为注液管，内层用于安装内窥镜头，所述内窥镜头用于监测裂缝的起裂、扩展、贯通全过程。

7.根据权利要求6所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，所述压裂改造评价系统包括大流量注液组件，所述大流量注液组件包括通过管路依次连通的高压往复泵和储液桶，所述高压往复泵的输液管通过分流阀与所述高压输出总管相连，所述高压往复泵的输液管处设置有流量计和第二压力传感器，所述压裂改造评价系统还包括设置在所述导流槽孔端的电子秤。

8.根据权利要求1所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，还包括数据采集处理与控制系统500，所述数据采集处理与控制系统500通过软件501集成三轴加压控制、压裂流量、流速控制、监测数据储存、处理、成像为一体。

9.根据权利要求1所述的一种多场耦合低渗岩样水力裂缝演化多尺度同步监测装置，其特征在于，所述试样的尺寸为100*100*100mm～500*500*500mm的立方体。