[发明专利]一种基于岩石电阻变化的裂纹分布检测方法

说明书

本发明公开了一种基于岩石电阻变化的裂纹分布检测方法，检测步骤包括：岩石试样表面处理操作、岩石试样裂纹润湿操作、岩石试样表面铜片嵌入操作、温度传感器及其外接设备连接操作、岩石试样的激发极化处理、分析温度图谱的温度变化情况，构建岩石试样内部裂纹分布几何模型。本发明涉及岩石的激发极化性质，将水蒸气泵入岩石，实现岩石裂纹的湿润，岩石两端安装铜片以实现岩石的通电，应用温度传感器实现岩石温度图谱的测量。岩石实体与裂缝的电阻率存在差异，通入相同激发极化电流，岩石实体与裂缝的温度不同，温度图谱的变化能反映裂纹的分布。本发明在检测时不破坏岩石裂纹的初始形态，检测成本低、效率高、配套设备简单、精确性好。

技术领域

本发明属于石油天然气工程岩石裂纹检测领域，具体涉及一种基于岩石电阻变化的裂纹分布检测方法。

背景技术

岩石的裂纹形态和裂纹参数的检测在钻井岩石破碎、水力压裂增产的研究中有着重要的意义。在石油天然气工业中，传统的岩石裂纹检测方法主要有压汞法，扫描电子显微镜成像法，声波或地震波检测法等。压汞法是依靠外加压力使汞克服表面张力进入岩石裂纹来测定其裂纹结构和分布的方法。外加压力增大，可使汞进入更小的孔隙，进入岩石裂纹的汞量也就愈多。但是采用压汞法要求所用的汞不能含有化学杂质，且过大的压力会对岩石裂纹结构造成明显破坏。压汞法主要用于描述岩石多孔介质的孔隙喉道大小的分布。扫描电子显微镜成像法主要利用二次电子信号成像的原理来观察样品的表面形态，用极狭窄的电子束去扫描样品的表面，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。二次电子与试样表面相互作用，会产生次级电子、背散射电子、欧革电子以及X射线等一系列信号，通过不同的探测器譬如次级电子探测器、X射线能谱分析仪等来区分这些信号以获得试样表面的分布特征，但扫描电子显微镜成像法不能对岩石内部裂纹进行深入研究。声波或地震波检测法是根据声波或地震波在岩石中的传播特征对裂纹进行检测，但是这种方法未考虑岩石介质的各向异性和实际的裂纹形态。

因此，在石油天然气工业中，目前传统的岩石裂纹检测方法存在的主要缺陷包括：

(1)裂纹完整性保留度低，对岩石破坏程度偏大；

(2)内部裂纹检测情况不理想，未能对岩石内部裂纹进行较为有效的检测；

(3)可检测岩石类型局限性高，需克服岩石内部性质的影响；

(4)实验原理复杂，实验成本昂贵，检测效率低，现象不直观清晰。

岩石电阻率是岩石的一个基本物理性质，且固体物质的电阻要远远大于气体物质。由热力学定律可知，物质在通电状态下部分电能会转化为热量，电阻越大，在通以等大电流时产生的热量越多。岩石具有激发极化性质，当岩石加以外加电压，岩石会产生极化电流，岩石内部电阻率的差异会导致不同部位产热量不同，岩石内部的温度场分布能有效地反映岩石内固体、液体、气体三类物质的分布，根据岩石内部的温度差异来判断岩石内部的裂纹分布状态，基于岩石电阻变化能有效克服现有方法的不足。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种基于岩石电阻变化的裂纹分布检测方法，具体说是一种基于岩石实体与裂纹的电阻差异，在通以相同激发极化电流时，所产生温升变化差异来反映裂纹分布的检测方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种基于岩石电阻变化的裂纹分布检测方法，涉及岩石的激发极化性质，将水蒸气泵入岩石，实现岩石裂纹的湿润，岩石两端安装铜片以实现岩石的通电，应用温度传感器实现岩石温度图谱的测量。裂纹检测方法包括如下步骤：

S1：岩石试样表面处理操作；

S2：岩石试样裂纹润湿操作；

S3：岩石试样表面铜片嵌入操作；

S4：温度传感器及其外接设备连接操作；

S5：岩石试样的激发极化处理；