[发明专利]一种页岩可视化暂堵压裂物理模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种页岩可视化暂堵压裂物理模拟实验装置及方法，用于通过岩石试块模拟地下岩体结构，并且,在岩石试块的内部进行压裂以及封堵试验过程时，对岩石试块内部的压裂结构进行可视化监测及分析，该实验装置包括：注浆装置、试验装置、图像检测装置和数据处理终端；注浆装置用于向试验装置内注入常规压裂液以及含暂堵剂的压裂液；试验装置的内部用于容置岩石试块，并接收常规压裂液以及含暂堵剂的压裂液，以对岩石试块内部形成压裂、暂堵和多簇裂缝扩展；在通过图像检测装置对岩石试块内的多簇裂缝进行图像监测，并最终通过DIC图像处理技术进行处理，得到用于表征所述岩石试块内缝隙结构扩展规律的处理数据。可广泛应用于水力压裂技术领域。

技术领域

本发明水力压裂技术领域，特别涉及一种页岩可视化暂堵压裂物理模拟实验装置及方法。

背景技术

目前，暂堵压裂技术是提升深层页岩水力裂缝复杂程度的一种非常重要的手段。具体是指利用可溶性暂堵剂在裂缝内形成架桥封堵，从而提升缝内净压力，人为造成应力遮挡，促使裂缝发生转向扩展的一种压裂技术。但是，现有技术下有关于暂堵转向的力学原理、扩展规律以及调控方法还处于研究和探索之中。现阶段，可以通过暂堵剂的多次投放，实现对于优势扩展簇的临时封堵，促进各簇裂缝的均衡发展，实现沿水平段储层的均匀改造。而由于目前对于暂堵工艺实施后多簇裂缝扩展形态的研究很少，目前尚未建立有效的暂堵剂缝内封堵物模实验方法。导致现场工艺实施时缺少相关理论研究的指导，造成现场施工的盲目性和不确定性。

可见，在复杂的地下应力环境下，对于深层页岩暂堵工艺实施后多簇裂缝扩展形态的研究而言，尚未建立有效的物模实验方法参照，导致现场工艺实施时缺少相关理论研究的指导，造成现场施工的盲目性和不确定性；

也即，对于如何建立有效的深层页岩内部缝隙的封堵物模实验，准确揭示深层页岩复杂应力下暂堵剂运移封堵机理，阐明深层页岩暂堵压裂多簇裂缝起裂及扩展规律，为现场施工提供有效参照，是本领域技术人员亟需解决和技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种页岩可视化暂堵压裂物理模拟实验装置及方法，以至少解决上述部分技术问题。

为至少解决上述部分技术问题，第一方面，本发明提供了一种页岩可视化暂堵压裂物理模拟实验装置，用于通过岩石试块模拟地下岩体结构，并对所述岩石试块的内部进行裂隙和封堵试验，所述岩石试块上设置有注浆孔，所述实验装置包括：注浆装置、试验装置、图像检测装置和数据处理终端；所述注浆装置与所述试验装置连接，用于向所述试验装置内注入第一试验液体或第二试验液体；所述试验装置的内部用于容置所述岩石试块，所述试验装置用于接收所述第一试验液体并将其通过注浆孔导入至所述岩石试块的内部，且所述第一试验液体将所述岩石试块的内部压裂形成缝隙结构；所述试验装置还用于接收所述第二试验液体并将其通过注浆孔导入至所述岩石试块的缝隙结构内，且所述第二试验液体将所述岩石试块内部的缝隙结构进行封堵，形成与所述缝隙结构相一致的固体结构物；所述图像检测装置与所述试验装置连接，用于获取所述岩石试块内的所述缝隙结构的图像信息；所述数据处理终端用于接收所述图像检测装置获取的所述图像信息，并依据DIC图像处理技术对所述图像信息进行处理，得到用于表征所述岩石试块内缝隙结构扩展规律的处理数据。

在第一方面中，所述试验装置包括：前挡板、后挡板和一对侧向加载板；所述前挡板和后挡板相对设置，用于将所述岩石试块夹持在内，所述后挡板上设置有若干连接孔，用于连通所述注浆装置；所述一对侧向加载板对应设置在前挡板和后挡板一对相对侧边，并将所述岩石试块限制在所述前挡板和后挡板内部。

在第一方面中，所述试验装置还包括：一对PC板，所述一对PC板对应设置在所述前挡板和所述后挡板之间，其中一所述PC板与前挡板紧贴，且所述其中一所述PC板与所述前挡板相对的侧壁均设置有连接槽；另一所述PC板与后挡板紧贴，且所述另一所述PC板与所述后挡板相对的侧壁上均设置有连接槽；其中，每一所述连接槽内均设置有密封圈。