[发明专利]一种水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析方法

摘要

本发明提供一种水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析方法，包括如下步骤：S1、沿圆柱型煤岩样的中心开一个预定直径的贯通裂缝；S2、在贯通裂缝内壁设置第一密封机构和第二密封机构，并构成适于水力压裂作用的空间；S3、将设有第一第二密封机构的圆柱型煤岩样作为待测煤样或岩样试件，放入水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析装置内，连接好收集参数的数据线接头并密封固定；S4、设定装置中相应的分析参数；S5、从装置的注水管入口注入水，打开单向阀让输水管内的水进入水力压裂作用空间内，对试件进行水力压裂作用，在达到设定水力压裂效果后，对记录的数据和图像进行处理。本发明可得到试件在水力压裂作用下的内部裂纹分布特征和扩展图像。

主权项

1.一种水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析方法，其特征在于，在该方法中采用了一种水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析装置，所述水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析装置包括核磁成像系统(1)和中空的核磁夹持器本体(2)；所述核磁夹持器本体(2)的空腔内部设有上顶头(3)和下顶头(4)，所述上顶头(3)、下顶头(4)和核磁夹持器本体(2)的空腔内壁共同围成可放置待测煤样或岩样试件(50)的空间，所述上顶头(3)的中心开设有一个上贯通孔，所述下顶头(4)的中心开设有一个下贯通孔，所述上贯通孔和下贯通孔内贯通设有输水管(5)，所述输水管(5)上连接有单向阀(6)；位于所述上贯通孔内的输水管(5)的一端连接有注水管(7)，所述注水管(7)连接有适于控制注水管入口水压力的注水压控制器(8)，位于所述下贯通孔内的输水管(5)的另一端连接有泄压管(9)，所述泄压管(9)连接有适于控制泄压管出口水压力的泄水压控制器(10)，所述核磁夹持器本体(2)上还设有核磁系统数据线接头(11)和温度传感器(12)，所述核磁成像系统(1)与数据线接头(11)和温度传感器(12)连接；该方法包括如下步骤：S1、沿圆柱型煤样或岩样的中心开一个预定直径的贯通裂缝(501)；S2、在圆柱型煤样或岩样开设的贯通裂缝(501)内壁设置第一密封机构和第二密封机构，所述第一密封机构和第二密封机构相对配置并构成适于水力压裂作用的空间(502)，所述第一密封机构和第二密封机构都包括相对配置的第一固定套(503)和第二固定套(504)，所述第一固定套(503)和第二固定套(504)之间夹持有胶囊封孔器(505)；S3、将设置有第一密封机构和第二密封机构的圆柱型煤样或岩样作为待测煤样或岩样试件(50)，放入所述上顶头(3)、下顶头(4)和核磁夹持器本体(2)共同围成的空间内，让所述第一固定套(503)、第二固定套(504)和胶囊封孔器(505)套设在输水管(5)上，并让所述输水管(5)上连接的单向阀(6)处于所述第一密封机构和第二密封机构相对配置构成的水力压裂作用的空间(502)内，连接好收集相应参数的数据线接头(11)和温度传感器(12)，并密封和固定好所述水力压裂作用下裂纹扩展可视化分析装置；S4、设定所述核磁夹持器本体(2)内待测煤样或岩样试件(50)周围的空腔围压为0～25MPa，温度为0～100℃，所述待测煤样或岩样试件(50)的轴压为0～60KN；S5、关闭所述泄压管(9)，从所述注水管(7)的入口注入水，同时打开所述输水管(5)上连接的单向阀(6)，让所述输水管(5)内的水进入第一密封机构和第二密封机构相对配置构成的水力压裂作用空间内，对所述待测煤样或岩样试件(50)进行水力压裂，并通过计算机记录相应的数据和图像；在达到设定水力压裂效果后，对记录的数据和图像进行处理，得到所述待测煤样或岩样试件(50)在水力压裂作用下的内部裂纹分布特征；其中，在所述步骤S5中，所述通过计算机记录相应的数据和图像，其包括利用核磁共振原理，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，绘制成物体内部的结构图像得到高分辨NMR谱和高质量MRI图像，裂隙扩展的同时水也会进入裂隙，裂隙内的信号的增加可以通过NMR谱表征，MRI图像可以观察裂隙扩展的动态变化。