利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2020109494642
申请人: 中南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,包括水力压裂试验机、注液组件、内窥镜组件和双层透明管,所述水力压裂试验机对柱体岩样固定,施加轴向载荷和围压载荷,所述双层透明管插入所述柱体岩样内部,所述双层透明管的外层与柱体岩样内部连通,所述注液组件与所述双层透明管的外层接通,向所述双层透明管的外层高压注液,所述内窥镜组件的高精度摄像头插入所述双层透明管的内层,实现对水力压裂裂缝起裂演化过程的成像观察和描述;

所述双层透明管内层和外层相互隔离,所述双层透明管外层的顶端设置有一注液口,所述双层透明管外层的底端设置有多个出液口;所述双层透明管内层的顶端设置有一内窥镜入口,底端凸出于所述外层设置有一透明视窗。

2.根据权利要求1所述的用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,所述水力压裂试验机包括底座、设置在所述底座上的支撑立柱、以及设置在所述支撑立柱顶端的顶板,所述底座与所述顶板之间设置有一不锈钢腔室,所述柱体岩样固定于所述不锈钢腔室内,顶端设置有预制孔,所述底座上设置有一加载油缸和一围压增压泵,所述加载油缸的轴向加载活塞对所述柱体岩样的底端施加轴向载荷,所述围压增压泵向所述柱体岩样的侧壁施加围压载荷。

3.根据权利要求2所述的用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,所述注液组件包括注液泵,所述注液泵通过一注液管与所述双层透明管的外层连通,连接处设置有一转接头。

4.根据权利要求3所述的用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,所述双层透明管插入所述预制孔内,所述注液口与所述注液管通过所述转接头连接。

5.根据权利要求4所述的用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,所述透明视窗采用特种蓝宝石玻璃材质,所述蓝宝石玻璃的直径为15mm,包括4.1mm的环边,用于压边至所述双层透明管的底面,所述透明视窗的厚度为8mm,曲率半径为40,可承载60MPa的压力。

6.根据权利要求5所述的用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,所述内窥镜组件还包括一手柄和一连接软线,所述手柄与所述高精度摄像头通过所述连接软线连接,所述手柄能控制所述高精度摄像头的镜头自由旋转以及拍照录像。

7.一种观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验方法,应用于如权利要求6所述的用于观察岩石水力压裂裂缝起裂演化的试验装置,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,采样制作柱体岩样,通过钻头制作预制孔;

步骤二,将透明双层管固定在预制孔中,并用环氧树脂进行密封,将注液管与透明双层管的注液口通过转接头接通;

步骤三,将柱体岩样置于不锈钢腔室中,通过围压增压泵对柱体岩样施加围压,加载油缸的轴向加载活塞对柱体岩样施加轴向荷载;

步骤四,将高精度摄像头从内窥镜入口插入透明双层管中,操作手柄调节好镜头的位置和灯光强度,使镜头能拍摄到更广的范围和更好的效果;

步骤五,开启注液泵和高精度摄像头,控制注液压力进行水力压裂试验,通过高精度摄像头对整个孔壁裂缝的起裂演化过程进行监测和记录,得到裂缝起裂到闭合的演化过程图并保存;

步骤六,关闭注液泵,关闭围压增压泵卸载围压,驱动加载油缸的轴向加载活塞卸载轴向荷载,关闭高精度摄像头并从双层透明管中取出,取下柱体岩样,关闭仪器并检查电路安全,完成实验。