[发明专利]油气井水力压裂裂缝扩展可视化实验方法及其装置

权利要求书

1.一种水力压裂裂缝扩展可视化实验方法，包括：首先制备用于实验的岩样，要求岩样厚度远小于长宽值，根据研究需要可在岩样中设置天然裂缝；然后待岩样饱和水3～5天，饱和水完毕后用环氧树脂包裹岩样；其次，将岩样放入实验装置的岩样室中，加载三轴应力；再次，在岩样受三轴应力条件下钻取孔眼，安装模拟压裂管柱；最后，连接高压管线与平流泵，泵注压裂液，实施水力压裂，与此同时高速摄像机记录裂缝扩展路径，压力变送器测量泵注压力变化。

2.如权利要求1所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验方法，其特征在于，在制备含天然裂缝的岩心时，利用高压水射流数控切割技术在特定位置对预制岩样实施水力切割，在岩样厚度方向上形成贯通裂缝；最后向裂缝中充填环氧树脂，用于模拟充填型天然裂缝。

3.如权利要求1所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验方法，其特征在于，在钻取孔眼时，要求孔眼铅垂，孔壁光滑，以保证模拟井筒与井壁环空的密封性。

4.如权利要求1所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验方法，其特征在于，高速摄像机要求拍摄频率不低于60000幅/秒。

5.一种水力压裂裂缝扩展可视化实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：用于放置测试岩样的岩样室；岩样室内置三个液压包，组成地应力加载单元；高速摄像机置于岩样室上方，用于拍摄裂缝扩展路径；模拟压裂管柱从岩样室顶盖插入岩样的井眼中；高压泵注单元由高压管线和平流泵组成，用于泵注压裂液；数据测量与采集单元负责采集传感器信号。

6.如权利要求5所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验装置，其特征在于，岩样室为一箱体，通过螺栓连接有箱体顶盖，所述箱体顶盖上阵列有四个镶嵌有透明石英玻璃的观察口，顶盖中心开有用于插入模拟压裂管柱的圆孔。

7.如权利要求5所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验装置，其特征在于，模拟压裂管柱为一耐高压金属管，其通过岩样室顶盖上的开孔插入岩样井眼中，其中一端封闭，另一端伸出箱体外并与高压管线连接，用于注入压裂液，所述耐高压金属管管壁上开设有若干小孔，用于通过压裂液。

8.如权利要求5所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验装置，其特征在于，所述地应力加载单元由分别设在岩样室内前侧面、右侧面和底面的三个液压包及其附属的液压油泵、压力变送器等组成。液压包后侧面开有注油孔，液压油泵通过注油孔向液压包泵注液压油，液压包发生膨胀，从而对岩样施加均布面力。

9.如权利要求5所述的水力压裂裂缝扩展可视化实验装置，其特征在于，所述高压管线上分别安装有压力变送器和安全阀，分别用于测量水力压裂过程井口压力变化和保证实验安全。