[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

说明书

本发明提供了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，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，其中真三轴伺服控制系统对试样进行三个主应力方向的加载，水力压裂系统对试样注入压裂液使试样压裂，多尺度监测系统同时启动对压裂过程的相关参数变化进行多尺度实时记录，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，通过出液流量等对压裂后的试样进行压裂改造评价，可以模拟不同深度储层的受力情况下，对试样进行不同注液方式的水力压裂试验，以及多尺度的监测和后续压裂改造评价，为非常规能源储层压裂改造与多尺度岩石力学的研究提供了相关设备。

技术领域

本发明涉及非常规能源开发及岩石力学交叉领域，特别涉及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。

背景技术

随着非常规能源的开采量不断增长，与之相对应的室内岩石力学模拟试验也在不断的发展，力求通过试验得到相关的岩石力学理论分析，方便对实际现场的开采进行指导，由此室内试验相配套的研究仪器也有了进步，如用真三轴加载系统模拟地层的受力情况，注入压裂液并用声发射监测裂缝的起裂、扩展。但在这一试验的过程中会存在：仪器适合的试样尺寸单一；注液流量不能精确稳定输出；对裂缝起裂、扩展的情况难以直接观测；单一监测手段获得的数据无法拥有较强的说服性；多个监测手段不能精确同步；压裂后对试样压裂改造评价时不能保持与试样压裂时的受力状态一致，后期受力条件的变化对压裂改造的评价产生了一定的干扰等问题。

因此，在模拟储层地应力的情况下，如何能够对不同尺寸的试样以更精确、稳定的流量实现不同注液方式的水力压裂，并通过不同尺度的手段进行有效监测，最后对压裂后试样进行定量的压裂改造评价是具有实际意义的。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能够对不同尺寸的试样、在模拟储层地应力的情况下，以更精确、稳定的流量实现不同注液方式的水力压裂试验、并通过不同尺度的手段进行有效监测、最后对压裂后试样进行定量的压裂改造评价的装置。

为了达到上述目的，本发明提供了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，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，通过出压力、流量数据对压裂后的试样进行效果评价。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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。