确定裂缝动态闭合特征的实验系统及方法与流程

1.本技术涉及油气开发领域，特别地涉及一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统及方法。


背景技术：

2.致密储层微注压降测试，是以恒定的微小排量向储层注入一定量的液体(一般为几立方米至十几立方米)，造出一定尺寸的水力裂缝，然后关井停泵进行压力降落监测。停泵后，裂缝内的液体在压差作用下滤失到地层，伴随着缝内流体压力的下降，裂缝形态持续发生变化、直至逐渐闭合。根据停泵后不同时间阶段的压力降落数据，评价储层物性参数与裂缝参数等信息。现有技术中存在多种停泵后压力降落数据解释方法，主要是通过假设裂缝动态闭合规律，然后再通过压力降落求解地层与裂缝信息。关于停泵过程中压力降落导致的裂缝闭合规律的描述的准确性，将直接影响停泵压力降落解释结果。目前，裂缝闭合规律主要是根据岩石力学机理与模拟分析获得。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本技术提供一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统及方法。
4.本技术提供了一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统，包括：
5.包裹系统，用于将试件进行包裹，以防止试件的表面与液压液接触，所述试件具有液压液施加通道；
6.真三轴水力压裂模拟装置，用于对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂；
7.扫描系统，用于对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三维形态图像；
8.检测系统，用于实时测量所述试样的环向变形信息；
9.处理系统，用于基于所述环向变形信息、三维形态图像确定裂缝动态闭合特征。
10.在一些实施例中，所述试件呈圆柱形，所述包裹系统包括：
11.氟氯试件套，用于包裹所述试件的侧面；
12.上压头，用于覆盖所述试件的上端面；
13.下压头，用于覆盖所述试件的下端面；
14.紧固件，用于将所述氟氯试件套紧固在所述侧面上。
15.在一些实施例中，所述检测系统包括：
16.环向引伸计，设置在所述氟氯试件套上，用于实时测量所述试件的环向变形信息。
17.在一些实施例中，所述裂缝动态闭合特征包括：裂缝开度的变化规律，所述处理系统，包括：
18.第一确定模块，用于基于第一时刻的环向变形信息和第二时刻的环向变形信息确定直径变化量，基于所述直径变化量确定周长变化量；
19.第二确定模块，用于基于三维形态图像确定三维裂缝面法向和试件轴向之间的夹角；
20.第三确定模块，用于基于所述周长变化量和所述夹角确定裂缝宽度，以基于所述裂缝宽度确定裂缝开度的变化规律。
21.在一些实施例中，所述扫描系统还用于基于三维形貌图像通过临摹裂缝边缘轮廓确定裂缝形态数据，其中，所述裂缝形态数据包括：裂缝形态和裂缝面积。
22.在一些实施例中，还包括：
23.试样制作系统，用于对岩样进行加工成圆柱形初始试样，并在圆柱形初始试样的端面中心进行打孔，所述孔具有预设深度和预设直径，以基于所述孔制作液压液施加通道，以得到所述试样。
24.在一些实施例中，所述圆柱形初始试样的直径为100mm，高度为200mm，预设深度为150mm，预设直径为10mm。
25.本技术实施例提供一种确定裂缝动态闭合特征的实验方法，应用于上述任一实施例中的确定裂缝动态闭合特征的实验系统，包括：
26.制作试样，其中，所述试样具有液压液施加通道；
27.对所述试样进行包裹；
28.对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂；
29.对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三维形态图像；
30.实时测量试样的环向变形信息，并基于所述环向变形信息和三维形态图像确定裂缝动态闭合特征。
31.在一些实施例中，所述制作试样包括：
32.采集岩样；
33.对所述岩样进行加工，以加工呈圆柱型初始试样；
34.对所述圆柱形初始试样的端面中心点出进行打孔，以形成有预设深度和预设直径的孔；
35.在所述孔中放入纤维玻璃棒，以制作液压液施加通道，得到所述试样。
36.在一些实施例中，对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值，并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂，包括：
37.对包裹后的试样的径向以围压第一速率加载至第二目标值，对包裹后的试样的轴向以第二速率加载第一目标值；
38.稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长；
39.在预设时长后，以预设速率施加液压液至使所述试样破裂，其中，所述第一速率小于所述第二速率。
40.本技术提供的一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统及其方法，通过设置包裹系统来对试件进行包裹，通过真三轴水力压裂模拟装置对包裹后的试件进行加压和压裂，扫描系统对破坏后的试样进行扫描，检测系统测量试样的环向变形信息，处理系统，用于基于
所述环向变形信息、三维形态图像确定裂缝动态闭合特征，实现了基于实验的方式获取裂缝闭合特征。
附图说明
41.在下文中将基于实施例并参考附图来对本技术进行更详细的描述。
42.图1为本技术实施例提供的一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统的结构示意图；
43.图2为本技术实施例提供的一种包裹系统的安装结构示意图；
44.图3为本技术实施例提供的一种确定确定裂缝动态闭合特征的实验方法的实现流程示意图；
45.图4为本技术实施例提供的一种裂缝宽度与泵注压力的示意图；
46.图5为本技术实施例提供的一种确定潜力粒子的实现流程示意图。
47.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
48.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本技术的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
49.在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
50.如果申请文件中出现“第一\第二\第三”的类似描述则增加以下的说明，在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
51.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本技术实施例的目的，不是旨在限制本技术。
52.在介绍本技术实施例提供的一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统之前，对现有技术进行简单介绍，致密储层微注压降测试，是以恒定的微小排量向储层注入一定量的液体(一般为几立方米至十几立方米)，造出一定尺寸的水力裂缝，然后关井停泵进行压力降落监测。停泵后，裂缝内的液体在压差作用下滤失到地层，伴随着缝内流体压力的下降，裂缝形态持续发生变化、直至逐渐闭合。根据停泵后不同时间阶段的压力降落数据，评价储层物性参数与裂缝参数等信息。现有技术中存在多种停泵后压力降落数据解释方法，主要是通过假设裂缝动态闭合规律，然后再通过压力降落求解地层与裂缝信息。关于停泵过程中压力降落导致的裂缝闭合规律的描述的准确性，将直接影响停泵压力降落解释结果。目前，裂缝闭合规律主要是根据岩石力学机理与模拟分析获得，从实验角度描述裂缝的动态闭合规律鲜见报道，关于裂缝的动态闭合规律的室内实验研究十分缺乏：相关技术中提供了一种煤矿开采地表裂缝产生发育闭合时空演变规律实测与理论结合分析方法，利用钢尺量距
法和利用石灰喷雾作为示踪剂对裂缝生命周期间的长度、宽度和深度等空间尺度进行实测，方法中不涉及流体和压力的影响；相关技术中提供了一种公开了一种页岩油气藏裂缝闭合系数的模拟方法，通过裂缝导流能力测试实验获得支撑剂的裂缝闭合系数，但是没有考虑缝内压力变化的影响(静态裂缝闭合实验)，与实际过程中压力降落引起的裂缝动态闭合现象存在差异；相关技术中公开了一种采动断裂岩体裂隙动态闭合渗流模拟试验装置，实现了不同开度、倾角、连接程度裂隙的加载裂隙开度闭合过程的渗流模拟试验，但该发明实验设计与实际存在差异：压裂停泵过程中裂缝形态在缝内流体压力与滤失作用下是动态变化的，不仅宽度会变化，裂缝尖端也会在停泵后的短时间内发生持续扩展，继而影响停泵压力降落。可见，现有技术中存在多种停泵后压力降落数据解释方法，主要是通过假设裂缝动态闭合规律，然后再通过压力降落求解地层与裂缝信息。关于停泵过程中压力降落导致的裂缝闭合规律的描述的准确性，将直接影响停泵压力降落解释结果。但是目前，裂缝闭合规律主要是根据岩石力学机理与模拟分析获得。
53.基于相关技术中存在的问题，本技术实施例提供一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统。
54.实施例一
55.本技术实施例提供一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统，图1为本技术实施例提供的一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统的结构示意图，如图1所示，确定裂缝动态闭合特征的实验系统100包括：包裹系统101、真三轴水力压裂模拟装置102、扫描系统103、检测系统104和处理系统105，其中，包裹系统101，用于将试件进行包裹，以防止试件的表面与液压液接触，所述试件具有液压液施加通道。真三轴水力压裂模拟装置102，用于对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂；扫描系统103，用于对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三维形态图像；检测系统104，用于实时测量所述试样的环向变形信息；处理系统105，用于基于所述环向变形信息、三维形态图像确定裂缝动态闭合特征。
56.本技术实施例中，试件呈圆柱形，该试件具有液压液施加通道，所述试件通过采集目标地区的岩石制成，所述包裹系统包括：氟氯试件套，用于包裹所述试件的侧面；上压头，用于覆盖所述试件的上端面；下压头，用于覆盖所述试件的下端面；紧固件，用于将所述氟氯试件套紧固在所述侧面上。本技术实施例中，上压头和下压头呈圆形，在上压头上具有通孔，该通孔和液压液施加通道连通。所述液压液可以是水，也可以是其他液体。
57.本技术实施例中，真三轴水力压裂模拟装置可以对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值，并对包裹后的试样的进行加压至第二目标值，该第一目标值可以根据具体试件的尺寸、形状等进行设定，示例性地，第一目标值为2.6mpa。
58.本技术实施例中，在进行加压时，轴向加压可以以第二速率进行加压，在进行径向加压时，可以以第一速率进行加压。本技术实施例中，预设时长可以是24小时。预设速率可以是1ml/min，所述第一速率小于第二速率，示例性地，第二速率可以是2.6mpa/min，第一速率可以是2mpa/min。
59.本技术实施例中，通过真三轴水力压裂模拟装置对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二
目标值预设时长，可以使试件的应力恢复。由于试件在水力压裂前经历了24小时左右的应力恢复，试件在围压和轴压作用下的变形可认为已全部达到稳定状态。
60.本技术实施例中，所述扫描系统可以是ct扫描仪，扫描系统可以对破坏后的试件进行ct扫描，以获取裂缝的三维形态图像。
61.本技术实施例中，检测系统可以包括：环向引伸计，设置在所述氟氯试件套上，用于实时测量所述试件的环向变形信息。本技术实施例中，在真三轴水力压裂模拟装置进行加压和注入压裂液的过程中，检测系统实时记录环向变形信息。
62.在一些实施例中，所述处理系统包括：第一确定模块，用于基于第一时刻的环向变形信息和第二时刻的环向变形信息确定直径变化量，基于所述直径变化量确定周长变化量；第二确定模块，用于基于三维形态图像确定三维裂缝面法向和试件轴向之间的夹角；第三确定模块，用于基于所述周长变化量和所述夹角确定裂缝宽度，以基于所述裂缝宽度确定裂缝开度的变化规律。
63.本技术实施例中，第一时刻用t0表示。第二时刻用t1表示。环向引伸计测得的直径由d0变至d0+δd，可以确定其周长变化量为π
·
δd，由于在水力压裂及闭合阶段轴压、围压均不变，由轴压、围压引起的岩石试样自身的变形可忽略不计，故而其水力裂缝缝宽为：
[0064][0065]
其中，w为裂缝宽度(mm)，δd为环向引伸计测得的试样直径变化量，θ为夹角。本技术实施例中，第一时刻和第二时刻的间隔时间可以预先设定，例如，间隔时间可以设置为0.1秒。通过确定不同时刻的裂缝缝宽的变化，可以确定裂缝开度的变化规律。
[0066]
在一些实施例中，所述扫描系统还用于基于三维形貌图像通过临摹裂缝边缘轮廓确定裂缝形态数据，其中，所述裂缝形态数据包括：裂缝形态和裂缝面积。
[0067]
本技术提供的一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统，通过设置包裹系统来对试件进行包裹，通过真三轴水力压裂模拟装置对包裹后的试件进行加压和压裂，扫描系统对破坏后的试样进行扫描，检测系统测量试样的环向变形信息，处理系统，用于基于所述环向变形信息、三维形态图像确定裂缝动态闭合特征，实现了基于实验的方式获取裂缝闭合特征。
[0068]
实施例二
[0069]
基于前述的实施例，本技术实施例再提供一种确定裂缝动态闭合特征的实验系统，包括：包裹系统、真三轴水力压裂模拟装置、扫描系统、检测系统、处理系统和试样制作系统，包裹系统，用于将试件进行包裹，以防止试件的表面与液压液接触，所述试件具有液压液施加通道。真三轴水力压裂模拟装置，用于对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂；扫描系统，用于对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三维形态图像；检测系统，用于实时测量所述试样的环向变形信息；处理系统，用于基于所述环向变形信息、三维形态图像确定裂缝动态闭合特征。试样制作系统，用于对岩样进行加工成圆柱形初始试样，并在圆柱形初始试样的端面中心进行打孔，所述孔具有预设深度和预设直径，以基于所述孔制作液压液施加通道，以得到所述试样。
[0070]
本技术实施例中，试件呈圆柱形，该试件具有液压液施加通道，图2为本技术实施例提供的一种包裹系统的安装结构示意图，如图2所示，所述包裹系统包括：氟氯试件套4，用于包裹所述试件5的侧面；上压头1，用于覆盖所述试件5的上端面；下压头2，用于覆盖所述试件5的下端面；紧固件(图未示)，用于将所述氟氯试件套4紧固在所述侧面上。本技术实施例中，上压头1和下压头2也呈圆形，在上压头上具有通孔(图未示)，该通孔和液压液施加通道6连通。所述液压液可以是水，也可以是其他液体。
[0071]
本技术实施例中，真三轴水力压裂模拟装置可以对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值，并对包裹后的试样的进行加压至第二目标值，该第一目标值可以根据具体试件的尺寸、形状等进行设定，示例性地，第一目标值为2.6mpa。
[0072]
本技术实施例中，本技术实施例中，在进行加压时，轴向加压可以以第二速率进行加压，在进行径向加压时，可以以第一速率进行加压。本技术实施例中，预设时长可以是24小时。预设速率可以是1ml/min，所述第一速率小于第二速率，示例性地，第二速率可以是2.6mpa/min，第一速率可以是2mpa/min。
[0073]
本技术实施例中，通过真三轴水力压裂模拟装置对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，可以使试件的应力恢复。由于岩石在水力压裂前经历了24小时左右的应力恢复，岩石在围压和轴压作用下的变形可认为已全部达到稳定状态。
[0074]
本技术实施例中，所述扫描系统可以是ct扫描仪，扫描系统可以对破坏后的试件进行ct扫描，以获取裂缝的三维形态图像。
[0075]
本技术实施例中，继续参见图2，检测系统可以包括：环向引伸,3，设置在所述氟氯试件套4上，用于实时测量所述试件的环向变形信息。
[0076]
在一些实施例中，所述处理系统包括：第一确定模块，用于基于第一时刻的环向变形信息和第二时刻的环向变形信息确定直径变化量，基于所述直径变化量确定周长变化量；第二确定模块，用于基于三维形态图像确定三维裂缝面法向和试件轴向之间的夹角；第三确定模块，用于基于所述周长变化量和所述夹角确定裂缝宽度，以基于所述裂缝宽度确定裂缝开度的变化规律。
[0077]
本技术实施例中，第一时刻用t0，表示。第二时刻用t1表示。环向引伸计测得的直径由d0变至d0+δd，可以确定其周长变化量为π
·
δd，由于在水力压裂及闭合阶段轴压、围压均不变，由轴压、围压引起的岩石试样自身的变形可忽略不计，故而其水力裂缝缝宽为：
[0078][0079]
其中，w为裂缝宽度(mm)，δd为环向引伸计测得的试样直径变化量，θ为夹角。
[0080]
在一些实施例中，所述扫描系统还用于基于三维形貌图像通过临摹裂缝边缘轮廓确定裂缝形态数据，其中，所述裂缝形态数据包括：裂缝形态和裂缝面积。
[0081]
本技术实施例中，试样制作系统可以包括钻芯工具、切割工具、打磨工具、钻头等，包括通过钻芯、切割、打磨等工序将其加工成直径100mm，高度200mm的圆柱型试样。在圆柱型试样其端面中心点处利用钻头形成直径10mm，深度约150mm的孔作为裸眼段。为了减小孔的体积，在其内部放入直径9mm的纤维玻璃棒，并利用高强度结构胶将钢管和试件粘接在一起，用以作为压裂液施加通道。本技术实施例中，纤维玻璃棒的直径需要小于端面中心孔的
直径。
[0082]
实施例三
[0083]
基于前述的各个实施例，本技术实施例再提供一种确定确定裂缝动态闭合特征的实验方法，所述方法应用于上述任一项所述的确定裂缝动态闭合特征的实验系统，图3为本技术实施例提供的一种确定确定裂缝动态闭合特征的实验方法的实现流程示意图，如图3所示，所述方法包括：
[0084]
步骤s301，制作试样，其中，所述试样具有液压液施加通道。
[0085]
本技术实施例中，该试样是通过岩样制作而成，可以通过试样制作系统制作试样。本技术实施例中，试样制作系统可以包括钻芯工具、切割工具、打磨工具、钻头等，包括通过钻芯、切割、打磨等工序将其加工成直径100mm，高度200mm的圆柱型试样。在圆柱型试样其端面中心点处利用钻头形成直径10mm，深度约150mm的孔洞作为裸眼段。为了减小孔洞体积，在其内部放入直径9mm的纤维玻璃棒，并利用高强度结构胶将钢管和试件粘接在一起，用以作为压裂液施加通道。本技术实施例中，纤维玻璃棒的直径需要小于端面中心孔的直径。
[0086]
步骤s302，对所述试样进行包裹。
[0087]
本技术实施例中，可以通过包裹系统对试样进行包裹，以防止试件的表面与液压液接触，本技术实施例中，所述包裹系统包括：氟氯试件套，用于包裹所述试件的侧面；上压头，用于覆盖所述试件的上端面；下压头，用于覆盖所述试件的下端面；紧固件，用于将所述氟氯试件套紧固在所述侧面上。本技术实施例中，上压头和下压头也呈圆形，在上压头上具有通孔，该通孔和液压液施加通道连通。
[0088]
本技术实施例中，在进行包裹时，首先通过氟氯试件套在试件的侧面，然后将下压头设置在试件的下端面，将上压头设置在试件的上端面，紧固件将氟氯试件套紧固在所述侧面上，完成对试件的包裹。
[0089]
步骤s303，对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂；
[0090]
本技术实施例中，通过真三轴水力压裂模拟装置来对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂。本技术实施例中，在进行加压时，轴向加压可以以第二速率的速率进行加压，在进行径向加压时，可以以第一速率进行加压。本技术实施例中，预设时长可以是24小时。预设速率可以是1ml/min，所述第一速率小于第二速率，预设速率小于第一速率，示例性地，第二速率可以是2.6mpa/min，第一速率可以是2mpa/min。
[0091]
本技术实施例中，通过真三轴水力压裂模拟装置对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，可以使试件的应力恢复。由于岩石在水力压裂前经历了24小时左右的应力恢复，岩石在围压和轴压作用下的变形可认为已全部达到稳定状态。
[0092]
步骤s304，对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三维形态图像。
[0093]
本技术实施例中，可以通过扫描系统来对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三
维形态图像，所述扫描系统可以是ct扫描仪，扫描系统可以对破坏后的试件进行ct扫描，以获取裂缝的三维形态图像。
[0094]
步骤s305，实时测量试样的环向变形信息。
[0095]
本技术实施例中，可以通过检测系统来实时车辆试件的环向变形信息，检测系统可以包括：环向引伸计，设置在所述氟氯试件套上，用于实时测量所述试件的环向变形信息。
[0096]
步骤s306，并基于所述环向变形信息和三维形态图像确定裂缝动态闭合特征。
[0097]
本技术实施例中，可以通过处理系统来基于所述环向变形信息和三维形态图像确定裂缝动态闭合特征，本技术实施例中，所述裂缝动态闭合特征包括：裂缝开度的变化规律。在所述裂缝动态闭合特征包括：裂缝开度的变化规律的情况下，所述处理系统可以包括：第一确定模块，用于基于第一时刻的环向变形信息和第二时刻的环向变形信息确定直径变化量，基于所述直径变化量确定周长变化量；第二确定模块，用于基于三维形态图像确定三维裂缝面法向和试件轴向之间的夹角；第三确定模块，用于基于所述周长变化量和所述夹角确定裂缝宽度，以基于所述裂缝宽度确定裂缝开度的变化规律。
[0098]
本技术实施例中，第一时刻用t0，表示。第二时刻用t1表示。环向引伸计测得的直径由d0变至d0+δd，可以确定其周长变化量为π
·
δd，由于在水力压裂及闭合阶段轴压、围压均不变，由轴压、围压引起的岩石试样自身的变形可忽略不计，故而其水力裂缝缝宽为：
[0099][0100]
其中，w为裂缝宽度(mm)，δd为环向引伸计测得的试样直径变化量，θ为夹角。图4为本技术实施例提供的一种裂缝宽度与泵注压力的示意图，如图4所示，在破裂瞬间，停止泵注，从图中可以看出，裂缝的动态闭合特征有一定的波动。
[0101]
本技术提供的一种确定裂缝动态闭合特征的实验方法，通过对试件进行包裹，对包裹后的试件进行加压和压裂，然后对破坏后的试样进行扫描，测量试样的环向变形信息，基于所述环向变形信息、三维形态图像确定裂缝动态闭合特征，实现了基于实验的方式获取裂缝闭合特征。
[0102]
实施例四
[0103]
基于前述的各个实施例，本技术实施例再提供一种确定确定裂缝动态闭合特征的实验方法，所述方法应用于上述任一项所述的确定裂缝动态闭合特征的实验系统，图5为本技术实施例提供的一种确定潜力粒子的实现流程示意图，如图5所示，所述方法包括：
[0104]
步骤s501，采集岩样。
[0105]
步骤s502，对所述岩样进行加工，以加工呈圆柱型初始试样。
[0106]
本技术实施例中，将采集的岩样清理表面风化层后，通过钻芯、切割、打磨等工序将其加工成直径100mm，高度200mm的圆柱型试样。
[0107]
步骤s503，对所述圆柱形初始试样的端面中心点出进行打孔，以形成有预设深度和预设直径的孔。
[0108]
本技术实施例中，在圆柱型试样其端面中心点处利用钻头形成直径10mm，深度约150mm的孔洞作为裸眼段。
[0109]
步骤s504，在所述孔中放入纤维玻璃棒，以制作液压液施加通道，得到所述试样。
[0110]
本技术实施例中，为了减小孔洞体积，在其内部放入直径9mm的纤维玻璃棒，并利用高强度结构胶将钢管和试验粘接在一起，用以作为压裂液施加通道。
[0111]
步骤s505，对所述试样进行包裹。
[0112]
本技术实施例中，利用氟氯试件套将圆形试样和上下压头包裹住，并利用箍环将其固紧，防止围压油与试件接触。为了准确获得裂缝开度的变化规律，在试件中部安置环向引伸计测量其环向变形，全程进行实时变形量的测量。
[0113]
步骤s506，对包裹后的试样的轴向加压至第一目标值并对包裹后的试样的径向加压至第二目标值后，稳定所述第一目标值和所述第二目标值预设时长，在所述预设时长后以预设速率对所述液压液施加通道加液压液直至使所述试样破裂。
[0114]
利用真三轴水力压裂模拟装置针对圆柱型试样开展了水力压裂模拟试验及停泵压力检测。为了确保压裂及闭合过程顺利，在试样装置好后，在进行加压时，轴向加压可以以第二速率的速率进行加压，在进行径向加压时，可以以第一速率进行加压。本技术实施例中，预设时长可以是24小时。预设速率可以是1ml/min，所述第一速率小于第二速率，示例性地，第二速率可以是2.6mpa/min，第一速率可以是2mpa/min。径向以2mpa/min的速率加载至目标值，轴压以2.6mpa/min的速率加载至2.6mpa；为了尽可能避免岩石变形对裂缝宽度测量带来误差，当围压和轴压加载至目标值后稳定此应力状态约24小时。待应力恢复完成后，以1ml/min的速率施加水压直至试样破裂，试样破裂后立即关停水压泵。整个过程实时监测泵压、环向变形和轴向变形，待水压降低至0或粘土吸水膨胀后(环向变形反向)停止实验。注意此过程中，维持轴压、围压为恒定值。
[0115]
步骤507，对破坏后试样进行扫描，以获取裂缝的三维形态图像。
[0116]
水力压裂试验完成后，将破坏后的试样开展ct扫描试验，以获取水力裂缝三维形貌图像。利用重构的三维裂隙形貌图，通过临摹裂缝边缘轮廓的方法，获得裂缝形态、面积信息。
[0117]
步骤s508，实时测量试样的环向变形信息，并基于所述环向变形信息和三维形态图像确定裂缝动态闭合特征。
[0118]
本技术实施例中，裂缝动态闭合特征包括：裂缝开度的变化规律。为了准确获得裂缝开度的变化规律，全程利用环向引伸计进行实时测量；由于岩石在水力压裂前经历了24小时左右的应力恢复，岩石在围压和轴压作用下的变形可认为已全部达到稳定状态，在水力破裂过程中，传感器的变化可假设全部由裂缝萌生导致，因此，其裂缝宽度可由环向引伸计测得的直径变化获得。假设t0至t1时刻，由环向引伸计测得的直径由d0变至d0+δd，则其周长变化量为π
·
δd，由于在水力压裂及闭合阶段轴压、围压均不变，由轴压、围压引起的岩石试样自身的变形可忽略不计，故而其水力裂缝缝宽为：
[0119][0120]
式中，w为裂缝宽度(mm)，δd为环向引伸计测得的试样直径变化量，θ为夹角。
[0121]
本技术实施例提供一种确定确定裂缝动态闭合特征的实验方法，通过真三轴水力压裂模拟装置与设计实验流程，实现压裂裂缝扩展-停泵裂缝动态闭合的一体化测试，结合位移传感器和三维ct裂隙形貌重构，对裂缝动态宽度变化进行表征，从而获取停止注入后(压后)裂缝动态闭合、压力降落与裂缝形态数据，进而明确停泵后裂缝动态闭合特征与停
泵压力降落的相关性关系，为压后裂缝参数评价方法的建立提供基础。弥补微注测试、小型测试压裂室内实验方面的空缺，为压后裂缝参数评价方法的建立提供基础。
[0122]
实施例五
[0123]
基于前述的各个实施例，本技术实施例再提供一种确定确定裂缝动态闭合特征的实验方法，所述方法应用于上述任一项所述的确定裂缝动态闭合特征的实验系统，包括：
[0124]
步骤s501，加工直径100mm，高度200mm的圆柱型试样，在圆柱型试样其端面中心点处利用钻头形成直径10mm，深度约150mm的孔洞作为裸眼段。
[0125]
步骤s502，为了减小孔洞体积，在其内部放入直径9mm的纤维玻璃棒，并利用高强度结构胶将钢管和试验粘接在一起，用以作为压裂液施加通道。
[0126]
步骤s503，利用氟氯试件套将圆形试样和上下压头包裹住，并利用箍环将其固紧，防止围压油与试件接触，在试件中部安置环向引伸计测量其环向变形，全程进行实时变形量的测量。
[0127]
步骤s504，利用真三轴水力压裂模拟装置针对圆柱型试样开展水力压裂模拟试验及停泵压力监测。为了确保压裂及闭合过程顺利，在试样装置好后，围压以2mpa/min的速率加载至目标值，轴压以2.6mpa/min的速率加载至2.6mpa；为了尽可能避免岩石变形对裂缝宽度测量带来误差，当围压和轴压加载至目标值后稳定此应力状态约24小时(应力恢复)。
[0128]
步骤s505，待应力恢复完成后，以1ml/min的速率施加水压直至试样破裂，试样破裂后立即关停水压泵。整个过程实时监测泵压、环向变形和轴向变形，待水压降低至0或粘土吸水膨胀后(环向变形反向)停止实验。注意此过程中，维持轴压、围压为恒定值；
[0129]
步骤s506，水力压裂试验完成后，将破坏后的试样开展ct扫描试验，以获取水力裂缝三维形貌图像。利用重构的三维裂隙形貌图，通过临摹裂缝边缘轮廓的方法，获得裂缝形态、面积信息；
[0130]
步骤s507，在水力破裂过程中，传感器的变化可假设全部由裂缝萌生导致，其裂缝宽度可由环向引伸计测得的直径变化获得。
[0131]
本技术实施例中，裂缝动态闭合特征包括：裂缝开度的变化规律。为了准确获得裂缝开度的变化规律，全程利用环向引伸计进行实时测量；由于岩石在水力压裂前经历了24小时左右的应力恢复，岩石在围压和轴压作用下的变形可认为已全部达到稳定状态，在水力破裂过程中，传感器的变化可假设全部由裂缝萌生导致，因此，其裂缝宽度可由环向引伸计测得的直径变化获得。假设t0至t1时刻，由环向引伸计测得的直径由d0变至d0+δd，则其周长变化量为π
·
δd，由于在水力压裂及闭合阶段轴压、围压均不变，由轴压、围压引起的岩石试样自身的变形可忽略不计，故而其水力裂缝缝宽为：
[0132][0133]
式中，w为裂缝宽度(mm)，δd为环向引伸计测得的试样直径变化量，θ为重构三维裂缝面法向与井筒轴向的夹角。
[0134]
通过真三轴水力压裂模拟装置与设计实验流程，实现压裂裂缝扩展-停泵裂缝动态闭合的一体化测试，结合位移传感器和三维ct裂隙形貌重构，对裂缝动态宽度变化进行表征，从而获取停止注入后(压后)裂缝动态闭合、压力降落与裂缝形态数据，进而明确停泵后裂缝动态闭合特征与停泵压力降落的相关性关系，为压后裂缝参数评价方法的建立提供
基础。弥补微注测试、小型测试压裂室内实验方面的空缺，为压后裂缝参数评价方法的建立提供基础。
[0135]
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。上述本技术实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0136]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0137]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0138]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0139]
另外，在本技术各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0140]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read only memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0141]
或者，本技术上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台控制器执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0142]
以上所述，仅为本技术的实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。