[发明专利]一种水力裂缝渗透率实时监测装置和方法

权利要求书

1.一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，所述装置包括主体结构、蠕变围压加载结构、膨胀致裂结构和水力裂缝渗透率监测结构；

所述主体结构由顶盖、底板、旋转机械装置、实验岩样、固定支柱和上、下圆柱板构成，顶盖的两个角上固定连接旋转机械装置，另外两个角上固定连接固定支柱；所述实验岩样垂直设在顶盖和底板的中心位置，实验岩样上端紧贴上圆柱板，下端紧贴下圆柱板，下圆柱板与底板焊接在一起；

实验岩样外侧设有蠕变围压加载结构，由碳纤维布、碳纤维卷轴、压力传感器和液压器构成；在两个旋转机械装置下面各垂直设置一个碳纤维卷轴，碳纤维卷轴的上端通过旋转机械装置与顶盖固定，下端直接与底板固定；碳纤维卷轴上的碳纤维布以表带结构紧密包裹实验岩样侧壁，旋转机械装置依靠变速马达通过齿轮传动促使碳纤维卷轴转动拉紧碳纤维布，为实验岩样施加蠕变围压；压力传感器设置于碳纤维布与实验岩样侧壁之间，与数据处理器相连，用于监测蠕变围压；上圆柱板和顶盖之间固定连接有液压器，通过上圆柱板给实验岩样传递轴向压力；

实验岩样内含应力干扰岩样和测试岩样，应力干扰岩样内部设置有缝状水袋，与水管、水箱、水泵构成膨胀致裂结构；测试岩样与出气管、气体收集箱、红外气体浓度监测器、气罐、气泵、进气管构成水力裂缝渗透率监测结构；通过类岩石材料将应力干扰岩样和测试岩样包裹制成实验岩样，利用缝状水袋注水膨胀致裂应力干扰岩样产生新裂缝，新产生的裂缝将对测试岩样内的预设水力裂缝实现应力干扰。

2.根据权利要求1所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，所述表带结构由碳纤维布和碳纤维卷轴构成，碳纤维布两端宽度不同，沿着碳纤维布的长度方向，碳纤维布的宽度逐渐减小，且碳纤维布宽的一端的宽度等于实验岩样的高度；在靠近碳纤维布的宽端设置有扣眼，窄的一端穿过扣眼形成紧密包裹实验岩样侧壁的捆绑结构，碳纤维布的两端分别连接碳纤维卷轴，依靠碳纤维卷轴的转动使碳纤维布不受实验岩样的形变影响，始终保持拉紧状态，构成表带结构。

3.根据权利要求2所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，碳纤维布全面覆盖实验岩样的侧表面，变速马达保持恒定的拉力，连接碳纤维布的两个碳纤维卷轴同时转动，使得碳纤维布始终保持拉紧状态并紧贴实验岩样。

4.根据权利要求1所述的一种考虑地层蠕变和缝间应力干扰的水力裂缝渗透率实时监测装置，其特征在于，膨胀致裂结构中，水管串联缝状水袋、水箱和水泵，水泵将水箱中的水泵入缝状水袋使其膨胀然后致裂应力干扰岩样产生新裂缝，进而实现对测试岩样的应力干扰；

水力裂缝渗透率监测结构中，测试岩样顶底两端分别设置有内部镂空的钢盖，底端的钢盖通过进气管连接气罐和气泵，负责烃类气体的注入；顶端的钢盖通过出气管连接气体收集箱，负责烃类气体的收集；顶端钢盖内侧设置红外气体浓度监测器。