[发明专利]泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置及测试方法

权利要求书

1.泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置，其特征在于，所述实验装置包括压力室、与岩样接触并且带有凹槽的上压头、通过固定螺丝与上压头连接的可拆卸式顶盖、可拆卸式顶盖上端设置的轴压加载压头、钻井液循环系统、电子加热系统、径向位移传感器、声发射传感器和信号处理单元，所述岩样设置在压力室内，所述钻井液循环系统与上压头的凹槽连通，所述凹槽设置在与岩样接触的上压头底部，所述钻井液循环系统设有钻井液加热单元，所述径向位移传感器和声发射传感器均匀分布在岩心周围且通过数据传输线与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元用于将泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用过程中采集岩样径向位移信号和声发射信号转化为数据进行分析，所述电子加热系统设置在压力室外侧用于对岩样进行加热并温控；

所述上压头与可拆卸式顶盖之间设置有钻井液汇集空腔，所述钻井液汇集空腔与所述凹槽连通，所述钻井液循环系统包括钻井液内部循环系统和钻井液外部循环系统，所述钻井液汇集空腔分别与所述钻井液外部循环系统和钻井液内部循环系统连通；

所述钻井液内部循环系统包括钻井液流出孔道、插入式内部钻井液流出管道和钻井液流入孔道，所述钻井液流入孔道设置在上压头上，所述钻井液汇集空腔与所述钻井液流入孔道连通，所述凹槽分别所述钻井液流出孔道和钻井液流入孔道相通，所述钻井液流出孔道存在于可拆卸式顶盖和上压头中并通过插入式内部钻井液流出管道相连，所述插入式内部钻井液流出管道两端均装有密封圈；

所述钻井液外部循环系统包括钻井液外部流入管道、外部流出管道、钻井液循环泵和钻井液加热单元，钻井液经钻井液循环泵和钻井液外部流入管道进入钻井液汇集空腔，流出钻井液依次经过钻井液流出孔道和钻井液外部流出管道与钻井液循环泵连接，所述钻井液加热单元为第一温度控制单元。

2.根据权利要求1所述的泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置，其特征在于，所述的径向位移传感器数量为4个、并且沿轴向均匀紧贴在岩心周围，所述的声发射传感器紧贴在岩心两端、并且与径向位移传感器保持一定的距离。

3.根据权利要求2所述的泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置，其特征在于，所述岩样表面包裹隔油套，所述径向位移传感器和声发射传感器固定在隔油套外侧。

4.根据权利要求1所述的泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置，其特征在于，所述的电子加热系统包括电子加热单元和第二温度控制单元，电子加热单元包裹在压力室外侧，并且由第二温度控制单元实现温度控制。

5.根据权利要求1-4之一所述的泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置，其特征在于，所述的可拆卸式顶盖下部装有密封圈。

6.根据权利要求1-4之一所述的泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置，其特征在于，所述径向位移传感器与声发射传感器分别通过径向位移传感器数据传输线和声发射数据传输线与计算机连接。

7.采用权利要求1-4之一所述的泥页岩应力-损伤-钻井液相互作用实验装置的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：

步骤1：通过三轴力学实验确定岩样的峰值强度；

步骤2：将岩样峰值强度的某一值确定为所述测试方法的加载应力；

步骤3：用隔油套将岩样包裹，然后将径向位移传感器和声发射传感器固定在隔油套外侧，最后将整体放入压力室内；

步骤4：对压力室进行充油，加载围压和轴压至设定值；

步骤5：将钻井液循环系统的第一温度控制单元和电子加热单元设置到目标温度，使得所述目标温度和井下环境一致；

步骤6：打开钻井液循环泵，开始循环钻井液，径向位移传感器和声发射传感器同时开始对实验数据进行全程记录；

步骤7：到达目标实验时间后，通过实验记录数据分析岩样是否发生破坏，若已破坏，则实验结束，进行实验后续工作：停止径向位移传感器和声发射传感器的数据收集，停止钻井液循环，撤掉加载应力，随后将岩心取出，最后进行实验数据分析，进入步骤9；到达目标实验时间后，若岩样未发生破坏，进入步骤8；

步骤8：增加加载应力，直到岩样发生破坏，岩样发生破坏后，停止实验，实验结束，进行实验后续工作：停止径向位移传感器和声发射传感器的数据收集，停止钻井液循环，撤掉加载应力，随后将岩心取出，最后进行实验数据分析；

步骤9：根据获得的实验数据进行分析，确定泥页岩应力、损伤、钻井液相互作用规律。