[发明专利]一种检测岩石内部裂缝结构的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于高压检测领域，具体涉及一种检测岩石内部裂缝结构的系统及方法。

背景技术

工业CT是工业用计算机断层成像技术的简称，它能在对检测物体无损伤条件下，以二维断层图像或三维立体图像的形式，清晰、准确、细致、多层次、直观地展示被检测物体内部的结构、组成、材质及缺损状况，被誉为当今最佳无损检测技术。但是工业CT一般只能在常温、常压条件下对物体进行静态检测。

众所周知，天然气在储层岩石中主要存在与岩石的孔隙、裂缝之中，要对深气田进行研究，就需要模拟地下深处的储层岩石中真实的压力环境。通过检测含气岩石在不同压力和气体充填条件下物理特性的变化，可以对储气层的生成、变化和迁移等进行研究，其数据对气田的开发有着重要的指导意义。高压釜就是模拟这种压力环境的设备。

高压釜实际上是一个密封的高压仓。在仓内，待测样品被加压。然后通过内置的检测装置记录其在不同条件下物理特性的变化。因此通过该装置可以测出样品的各个阶段表现出的有别于常温低压环境下的特性。在石油勘探研究部门，要想真正认识油、气地层的岩石物理特征，它是一个必不可少的研究手段。

目前检测裂缝的方法有多种，比如CT、超声波成像等方法，但所有的方法只是针对于岩石内部已经存在的裂缝进行观测，无法检测不同压力状态下的裂缝产生的动态过程。而目前，石油工业上，在对非常规油气藏(例如页岩气)进行开采时，通常是通过对储层进行压裂的方式提升开采量，因此研究岩石受压开裂的过程，对非常规油气藏的开发具有很大的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种检测岩石内部裂缝结构的系统及方法，将工业CT技术和高压釜融合在一起，吸收两种技术的优点，克服各自的缺点，实现更精密、高效的高压岩石物理测试。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种检测岩石内部裂缝结构的系统，包括CT扫描装置、高压仓和气压装置；

所述CT扫描装置设置在高压仓外；待测样品放置在所述高压仓内；

所述CT扫描装置用于对待测样品进行X射线检测；

所述气压装置通过管路接入所述高压仓内，对高压仓内进行气体注入和气体量计量。

所述高压仓和待测样品均为圆柱形；

所述待测样品的外圆柱面用胶套包裹后塞入高压仓内，胶套的外表面与高压仓的内柱面紧密接触；

在待测样品的两个端面均设有堵头，所述两个堵头将样品压紧；

两个所述堵头均开有孔并连接有气体管道；两个堵头所连的气体管道均伸出高压仓外，并与所述气压装置连接，气体从一端的堵头进入待测样品，通过待测样品后，从另一端的堵头流出。

所述CT扫描装置的X射线发射板和X射线接收板分别位于所述高压仓的一侧，且两者相对设置，X射线发射板发出的射线，穿过待测样品后，被X射线接收板接收。

所述检测岩石内部裂缝结构的系统进一步包括旋转机械托架和步进电机；所述高压仓固定在旋转机械托架上，当进行X射线扫描时，由步进电机带动旋转机械托架旋转，进而带动高压仓旋转，每次旋转得到一个面的扫描图。

所述检测岩石内部裂缝结构的系统进一步包括计算机，所述计算机对CT扫描装置、步进电机和气压装置进行控制并记录数据；具体来说，操作者通过计算机控制CT扫描装置的工作参数(包括射线电压、扫描分辨率、扫描总次数)，步进电机的启动、停止、旋转速率，气压装置的工作参数(包括气体注入压力、加压速度、加压时间)。在实验过程中，通过计算机记录以上所述参数。

所述计算机采集穿透待测样品后的射线能量值，并构建待测样品的三维图像。

所述高压仓的外壳采用耐高压的非金属材料制造而成。

一种利用所述检测岩石内部裂缝结构的系统进行检测的方法，其包括以下步骤：

(1)将用胶套包裹好后的待测样品安装在高压仓内；

(2)设置气体注入参数，包括气体注入压力、气体压力平衡时间、目标压力值；设置扫描总次数N，扫描次数为0；

(3)启动加压过程；

(4)对待测样品进行加压；扫描次数加1；

(5)判断是否到达步骤(2)中设定的目标压力值，如是，则暂停加压，进行CT测量，然后转入步骤(6)，如否，则返回步骤(4)；

(6)判断扫描次数是否达到扫描总次数N，如是，则视为完成测量，并转入步骤(7)，如否，则返回步骤(4)；

(7)处理和显示采集结果。

所述步骤(7)具体如下：