[发明专利]一种模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法

权利要求书

1.一种模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，包括：

制备含有初始裂缝的试样，并获取所述初始裂缝的粗糙度参数；

向将初始裂缝边缘密封的所述试样施加各向同性压力模拟裂缝面的法向应力，并在所述各向同性压力和裂缝变形均稳定后测得裂缝渗透率并计算裂缝等效水力开度；

向所述试样的初始裂缝的两侧试样主体施加轴向力模拟沿裂缝面的剪应力，直至达到所述初始裂缝的剪应力的设定值；

当法向应力、剪应力和裂缝变形均稳定后，向所述试样施加应力扰动诱导裂缝面激活发生剪切滑移；

测得扰动后裂缝渗透率并计算扰动后裂缝等效水力开度，获取扰动后裂缝的粗糙度参数；

其中，自所述施加各向同性压力开始，持续监测所述各向同性压力、所述轴向力、以及裂缝剪切形变和法向形变。

2.如权利要求1所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述制备含有初始裂缝的试样包括：

将圆柱形试样沿轴向切开，形成两个相同尺寸的半圆柱；

在所述半圆柱的切面上形成初始裂缝面，可以通过切割、劈裂和雕刻制备具有不同粗糙度的初始裂缝。

3.如权利要求2所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述制备含有初始裂缝的试样还包括：

将所述两个半圆柱对齐布置，而后通过硅胶密封所述初始裂缝边缘；

在试样的两端面上分别固定相对放置的刚性剪切垫片，且所述刚性剪切垫片通过弹性硅胶与所述两个半圆柱相连；

在试样和刚性剪切垫片的外部包裹热缩管。

4.如权利要求1所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述获取所述初始裂缝的粗糙度参数包括：

通过激光扫描、重构，得到初始裂缝的表面形态，计算粗糙度参数。

5.如权利要求1所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述各向同性压力和所述轴向力通过三轴剪切试验仪施加到所述试样上。

6.如权利要求1所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述测得裂缝渗透率并计算裂缝等效水力开度包括：

通过稳态法测量裂缝渗透率，并根据立方定律计算得到裂缝等效水力开度。

7.如权利要求1所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述应力扰动包括：恒定法向应力条件下的持续注水增压或恒定注入压力条件下卸载法向应力。

8.如权利要求7所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述恒定法向应力条件下的持续注水增压包括：

在裂缝面剪应力和法向应力恒定的条件下，以恒定流量向裂缝内部注水，注入压力升高并逐渐抵消法向应力，诱导裂缝发生摩擦失稳。

9.如权利要求7所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述恒定注入压力条件下卸载法向应力包括：

在剪应力和注入压力恒定的条件下，法向应力以恒定速率减小，直至裂缝发生摩擦失稳。

10.如权利要求1所述的模拟应力扰动条件下诱发断层或裂缝激活的方法，其特征在于，所述裂缝剪切形变和法向形变通过轴向LVDT位移传感器和环向应变仪在应力扰动条件下测量。