[发明专利]三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置

权利要求书

1.三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置，包括注液控制系统、脉冲发生器、三轴应力加载系统、三轴伺服控制系统、缝内水压监测系统和声发射三维动态监测系统，其特征在于：

所述注液控制系统包括容器池(1)、高压泵(2)、第一多通阀(3)、第一开关阀(4)、中间容器(5)、第二开关阀(6)、第二多通阀(7)和进液口压力传感器(8)；所述高压泵(2)通过第一多通阀(3)、第一开关阀(4)连接到多个中间容器(5)，将容器池(1)中的液体不间断独立注入不同压裂液体系；

所述脉冲发生器(9)置于第二多通阀(7)和进液口压力传感器(8)之间；

所述三轴应力加载系统包括岩心夹持器(10)、轴压加载装置(15)、环压加载装置(13)、压力传递监测装置(11)、声发射定位监测装置(14)、回压阀(16)和天平监测装置(17)；所述岩心夹持器(10)为圆筒体结构，轴压加载装置(15)给筒内岩心(12)两端提供轴向压力，环压加载装置(13)给筒内岩心(12)提供围向压力；所述压力传递监测装置(11)线性布置在岩心夹持器(10)上；所述声发射定位监测装置(14)空间布置在岩心夹持器(10)上；所述的压力传递监测装置(11)由第一压力监测孔(20)、第二压力监测孔(35)、第三压力监测孔(36)和第四压力监测孔(37)组成；以岩心夹持器(10)长度方向的筒体中点为基点，第一压力监测孔(20)和第四压力监测孔(37)、第二压力监测孔(35)和第三压力监测孔(36)线性对称等距分布在岩心夹持器(10)上；监测孔中安装有压力传感器，传感器通过数据线连接到压力传递监测系统中；

所述三轴伺服控制系统包括高压泵伺服控制装置、环压伺服控制装置和轴压伺服控制装置，环压伺服控制装置和轴压伺服控制装置分别提供筒内岩心(12)围向和两端压力；

所述声发射三维动态监测系统是由信号采集器将多个声发射探头(33)所采集到的信息源通过数据线连接到声发射监测软件中，形成一个完整的采集监测系统；所述缝内水压监测系统是将多个压力传感器安装于压力传递监测孔上，采集裂缝缝内水压值，通过数据线接入缝内水压采集软件中，实现对缝内水压的实时监测。

2.根据权利要求1所述三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置，其特征在于：所述的三轴伺服控制系统与监测系统，通过电压同步触发机制由微机(18)进行相互协同与控制。

3.根据权利要求1所述三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置，其特征在于：所述的声发射定位监测装置(14)由第一对声发射监测孔(21)、第二对声发射监测孔(22)和第三对声发射监测孔(23)组成；每一对声发射监测孔有两个监测孔，且对称分布于岩心夹持器筒体(26)上；第三对声发射监测孔(23)位于岩心夹持器(10)长度方向的筒体(26)中点位置，且与压力传递监测装置(11)处于同一平面，第一对声发射监测孔(21)和第二对声发射监测孔(22)对称分布于第三对声发射监测孔(23)的左右两侧，且第一对声发射监测孔(21)和第二对声发射监测孔(22)分别与第三对声发射监测孔(23)呈垂直分布，这三对监测孔呈空间垂直分布在岩心夹持器(10)上。

4.根据权利要求3所述三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置，其特征在于：所述第一对声发射监测孔(21)、第二对声发射监测孔(22)和第三对声发射监测孔(23)中每个声发射监测孔由第一密封垫(27)、分隔管(28)、波导杆(29)、压帽(30)、第二密封垫(31)和紧固螺帽(32)组成；波导杆(29)两端分别接触岩心(12)与声发射探头(33)，用于信号传输；波导杆(29)穿过环压空间(25)，由分隔管(28)隔绝保护，分隔管(28)由第一密封垫(27)和压帽(30)固定，保证分隔管(28)与环压空间(25)之间的密封性；由第二密封垫(31)、紧固螺帽(32)保证波导杆(29)与分隔管(28)之间的密封性，同时波导杆(29)被紧固螺帽(32)通过第二密封垫(31)压紧贴合，与岩心(12)接触良好；由波导杆(29)将信号传至声发射探头(33)上，再通过信号采集器，连入声发射三维动态监测系统中。

5.根据权利要求4所述三轴加载脉冲水力压裂裂缝扩展动态监测试验装置，其特征在于：所述声发射探头(33)放置于声发射监测孔紧固螺帽(32)内，由探头夹具(34)固定贴紧使其与波导杆(29)紧密贴合。