CN112761629A - 一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法及装置。所述方法包括：将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝；在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据；在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度；根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。上述方法实现了对于特定温度下岩石的裂缝扩展阻力的测量，模拟了真实环境下高温对于岩石断裂性质的硬性，从而对实际勘探开发中深部储层水力压裂和地热开采提供了指导。
Description
技术领域
本说明书实施例涉及石油工程岩石力学技术领域，特别涉及一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法及装置。
背景技术
随着科技和社会的发展，对于能源的需求也日益扩大，相应地对于石油以及其他新型能源的开采需求也不断增大。目前在开采地下资源时，已经逐步向深层地层发展，相应的对于超深地层高温条件下的开采环境的评估的重要性也在日益增加。
在超深地层开采石油时，无论是为水力压裂的设计提供指导，还是为打井设计做出指示，对于地层中岩石的断裂性质的评价都极为重要。岩石的断裂性质决定了岩石的裂缝扩展阻力，而岩石扩展容易程度也能够在一定程度上刻画岩石的裂缝扩展阻力，是评价裂缝是否容易扩展和地层可压性的重要指标。目前在进行实验和开采时，并不重视不同温度，尤其是高温下不同岩性的岩石的扩展阻力，使得无法较好地针对超深地层进行勘探开发。因此，目前亟需一种能够确定相应温度下岩石裂缝扩展阻力的方法。
发明内容
本说明书实施例的目的是提供一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法及装置，以解决如何对相应温度下岩石裂缝的扩展阻力进行测量的问题。
为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法，包括：将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝；在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据；在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度；根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。
本说明书实施例还提出一种高温岩石裂缝扩展阻力测量装置，包括：岩石样本加热模块，用于将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝；压力施加模块，用于在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据；裂缝长度测量模块，用于在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度；岩石裂缝扩展阻力计算模块，用于根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。
由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，本说明书实施例可以将岩石样本加热至测试温度，并在该温度下对岩石样本内部施压以扩张岩石样本上割制出的预置裂缝，进而能够根据压力数据和裂缝长度计算在所述测试温度下对应于岩石样本的岩石裂缝扩展阻力。通过上述方法，实现了对于特定温度下岩石的裂缝扩展阻力的测量，模拟了真实环境下高温对于岩石断裂性质的硬性，从而对实际勘探开发中深部储层水力压裂和地热开采提供了指导。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法的流程图；
图2为本说明书实施例一种高温岩石裂缝扩展阻力测量设备的结构图；
图3为本说明书实施例一种压力施加装置的结构图；
图4为本说明书实施例一种硅胶加热板的连接示意图；
图5为本说明书实施例一种硅胶加热板的结构示意图；
图6为本说明书实施例一种高温岩石裂缝扩展阻力测量装置的模块图。
附图标记说明：1、岩石样本；2、压力施加装置；3、硅胶加热板；4、温度传感器；5、压力传感器；6、压力监测计算机；7、恒速注液泵；8、温度控制系统；21、第二压力板；22、铰接球；23、推杆；24、隔离活塞；25、活塞缸；26、注液口；27、第一压力板；31、弹簧；32、电加热丝。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
为了解决上述技术问题，本说明书实施例提出了一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法。如图1所示，所述高温岩石裂缝扩展阻力测量方法具体可以包括以下步骤。
S110：将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝。
岩石样本即为用于测量扩展阻力的岩石，通过在所述岩石样本的内部增加压力，可以扩张对应于岩石样本的裂缝，从而测量对应于所述岩石样本的扩展阻力。具体的，所述岩石样本可以是直接从目标地层中采集得到的岩石所制成的样本，也可以是基于目标地层的岩石组成成分所制作的岩石样本，对此不做限制。
为了方便实验的进行，在实验之前可以对所述岩石样本的形状进行处理，例如可以将所述岩石样本加工为长方体、正方体等规则形体，从而方便实验的操作。
由于实际应用中地层结构的影响，地层中一般存在有一些天然裂缝和孔隙。在钻井或开采等场景中，当对地层施加压力时，这些裂缝和孔隙会在压力的作用下扩张。因此，可以在所述岩石样本上割制预置裂缝，来模拟实际应用中的天然裂缝。相应的，在所述岩石样本的内部施加压力时，也会使得所述预置裂缝扩张，从而模拟实际应用中的裂缝扩张过程。
所述预置裂缝可以是在岩石样本的一侧割制得到，例如在所述岩石样本为长方体时，可以是在长方体的长边所在的面上进行割制，从而得到更好的实验效果。实际应用中对于所述预置裂缝的尺寸、形状以及割制位置可以根据需求进行调整，对此均不做限制。
具体的，所述岩石样本的尺寸可以是300mm×300mm×40mm，相应的，在所述岩石样本上割制的预置裂缝的长度可以为10mm，从而在保障裂缝能够得到扩展的同时，避免裂缝过大而影响实验中裂缝正常受压力而扩张。实际应用中可以根据需要设置岩石样本和预置裂缝的尺寸，并不限于上述示例，在此不再赘述。
在一些实施方式中，在所述岩石样本是基于内部所设置的压力施加装置来增大内部压力的情况下，所述岩石样本中还可以预先切割出一定尺寸的凹槽，从而在所述凹槽中放置所述压力施加装置。由于压力施加装置具有一定的伸缩性质，在将所述压力施加装置放置在岩石样本的内部时，当压力施加装置伸展时，可以在所述岩石样本的内部施加压力，从而引起岩石样本上所割制的预置裂缝的延伸。
利用一个具体的示例进行说明，如图2所示，为一种高温岩石裂缝扩展阻力测量设备的结构图。其中，在岩石样本1中可以开凿一个凹槽，用于放置所述压力施加装置2。
具体的，为了保证裂缝延伸的效果，所述压力施加装置可以设置在与裂缝所在的面相邻的面上，并使得压力施加装置施加压力的方向与裂缝扩张的方向一致。结合附图2和之前示例中岩石样本的尺寸，所述压力施加装置当按照图2中的方位设置在300mm×40mm的面上时，裂缝可以被割制在300mm×300mm的面上，从而取得更好的裂缝扩张效果。
为了模拟不同温度，尤其是超深地层的高温环境下，对应于岩石样本的岩石裂缝扩展阻力，可以对所述岩石样本进行加热，并将岩石样本的温度控制在实验所需的测试温度，以获取较好的实验效果。
在一些实施方式中，可以采用硅胶加热板对所述岩石样本进行加热。硅胶加热板可以是在硅胶板中设置电加热丝。硅胶加热板可以通过电线与电源相连，从而将电能转化为热能。由于硅胶具有较好的导热性，因此可以有效实现对所述岩石样本的加热。
如图5所示，为一种硅胶加热板的示意图。其中，在硅胶加热板3中可以设置若干条电加热丝32。优选的，所述电加热丝可以是正弦式分布的电加热丝，从而保证岩石样本能够均匀受热。
具体的，基于步骤S110中岩石样本的尺寸，所述硅胶加热板的尺寸可以是200mm×300mm，设置方式可以如图2中所示。
在一些实施方式中，所述硅胶加热板可以分别设置在岩石样本两个相对的表面上，例如，如图4所示，可以同时设置在岩石样本的上表面和下表面。此外，所述硅胶加热板3之间可以通过弹簧31相连接，从而保证硅胶加热板在弹簧拉力的作用下，能够较好地与岩石表面相贴合，保证加热效果。
在一些实施方式中，如图2所示，所述岩石样本1上还可以设置有温度传感器4，所述温度传感器4可以用于采集所述岩石样本的温度。此外，所述硅胶加热板3和温度传感器4均与温度控制系统8相连接。所述温度控制系统8可以接收温度传感器生成的电信号从而获取岩石样本的具体温度值，所述温度控制系统还可以控制硅胶加热板的开关和功率大小，使得温度控制系统能够基于岩石样本当前的具体温度值，调整硅胶加热板的输出功率，从而实现将岩石样本的温度维持在所述测试温度的效果，利于实验的顺利进行。
S120：在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据。
在所述岩石样本被加热至所述测试温度的情况下，可以在所述岩石样本内部施加压力，模拟实际应用中的井下压裂过程。在所施加的压力的作用下，所述预置裂缝相应的也得到扩展并不断延伸，根据这一过程中岩石样本内部的压力数据和裂缝延伸的效果即可确定在该温度下岩石样本的岩石裂缝扩展阻力。
在一些实施方式中，所述岩石样本的一侧可以切割有凹槽，在所述凹槽内可以设置压力施加装置。所述压力施加装置在注入液压油的情况下可以扩张，从而在所述岩石样本内部施加压力。
如图3所示，为所述压力施加装置的一个具体的结构示意图。所述压力施加装置包括第一压力板21、铰接球22、推杆23、隔离活塞24、活塞缸25和第二压力板26。所述活塞缸25一端与第二压力板26相连接，在所述活塞缸25内设置有隔离活塞24。所述活塞缸25上还设置有注液口26，用于通过所述注液口26向活塞缸25内注入液压油。所述隔离活塞24连接有推杆23，推杆23通过铰接球22与第一压力板21相连接。随着活塞缸25内液压油的注入，隔离活塞24向外推出，进而带动第一压力板21向外扩张，即增大第一压力板21和第二压力板26之间的距离。在所述第一压力板和第二压力板分别与岩石样本的凹槽中的上下表面相接触的情况下，在压力板的内部施加压力，从而实现推动裂缝的扩张。
具体的，所述基于步骤S110中岩石样本的尺寸，所述凹槽的尺寸可以设置为100mm×80mm，且凹槽的开口处可以设置为短边。相应的，所述压力板的尺寸可以是100mm×40mm，隔离活塞的直径可以设置为35mm。
在上述设备中，铰接球主要是为了能够灵活调整第一压力板相对于设备整体的角度，从而使得第一压力板与第二压力板相接触的表面并不完全平行对齐的情况下，第一压力板和第二压力板也能够和表面相贴合，进而得到较好的实验效果。需要说明的是，实际应用中对于所述铰接球的应用方式不做限制，可以是基于图3对应的示例，利用铰接球连接推杆和第一压力板，也可以利用铰接球连接活塞缸和第二压力板，也可以同时利用铰接球连接这两个部位，对此不做限制。
相应的，为了保证实验的有效进行，可以在实验开始之前，先以一定的注液速率向所述压力施加装置内注入液压油，待所述压力施加装置的第一压力板和第二压力板即将与凹槽表面接触时，停止注液，从而保证实验开始后能够立刻向岩石样本施加压力。优选的，为了保证实验的平稳有效进行，所述注液速率可以维持较低的状态。
此外，在该示例中，由于液压油具有较高的能量传递效率，因此采用液压油作为注入活塞缸中的注入介质。实际应用中也可以选取其他材料作为注入介质，并不限于该示例，在此不再赘述。
在向岩石样本的内部施加压力的同时，可以采集对应于岩石样本内部的压力数据，从而在后续步骤中能够根据所述压力数据求取岩石裂缝扩展阻力。
实际应用中，由于岩石样本内部收到的压力与所述压力施加装置受到岩石样本的压力是相互的，因此可以直接在所述压力施加装置上设置压力传感器，并将所述压力施加装置所受到的压力作为压力数据，从而便于压力数据的获取和实验的进行。
如图2所示，所述压力施加装置连接有压力传感器5，所述压力传感器5可以基于压力生成相应的电信号，并将电信号发送至压力监测计算机6，从而获取相应的压力数据。
在实际实验的过程中，为了保证实验效果，在逐步增大岩石样本内部压力的过程中，可以以恒定的注液速率向所述压力施加装置内注入液压油，以保证实验效果。
如图2所示，所述压力施加装置可以通过注液管线与恒速注液泵7相连，以实现利用恒速注液泵向压力施加装置内以恒定的注液速率注入液压油。
S130：在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度。
随着预置裂缝的不断扩张和延伸，当预置裂缝延伸至岩石样本的边界，即从岩石样本的一端延伸至另一端后，可以认为目前已经压裂完成，能够根据当前的压裂状态和压力数据计算相应的岩石裂缝扩展阻力。
相应的，在岩石样本内部压力是通过向压力施加装置内注入液压油而施加的情况下，检测到预置裂缝延伸至岩石样本的边界后，可以停止向压力施加装置内注入液压油。
由于实际应用中，当裂缝延伸至岩石样本的边界时，会导致岩石样本分裂为两个独立部分，从而无法有效对压力施加装置施加压力。因此，在一些实施方式中，可以在检测到压力施加装置所受压力降低至低压力阈值的情况下，判断所述阈值裂缝已经延伸至岩石样本的边界。所述低压力阈值可以设置为0，也可以根据实际应用中的测试结果设置为其他值，对此不做限制。
具体的，可以是实时获取压力数据，并观察压力数据所体现的压力值。当压力从峰值降低到某一小于低压力阈值的压力值后，表明预置裂缝已经扩展至边界。
在预置裂缝延伸至岩石样本的边界后，可以测量所述预置裂缝的裂缝长度。在一些实施方式中，可以采用曲线拉直法来测量所述裂缝长度。具体的，可以是向取下硅胶加热板，待岩石冷却后，将实验后的岩石表面喷上白漆，用黑色笔沿着裂缝扩展路径画一条黑色的线；用相机拍摄包含完整裂缝长度的试件表面照片，其中拍摄方向垂直于试件表面，且试件表面裂缝一侧放置有刻度标定尺；将拍摄后的照片导入Wolfram Mathematica计算软件，对照片重新进行像素划分至合适大小；通过刻度标尺计算划分后的单个像素点宽度的实际大小，并计算黑色裂缝线中的黑色像素点数量；最后利用黑色像素点数量乘以单个像素点实际长度去计算实际裂缝的总扩展长度，作为裂缝长度。
S140：根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。
在获取到压力数据和裂缝长度后，可以利用所述压力数据和裂缝长度计算所述岩石裂缝扩展阻力。基于能量守恒定律，在裂缝从形成到结束的过程中整体能量守恒，忽略岩石在施压的过程中裂缝前端弹性应变能和塑性耗散能，以及岩石裂缝扩展过程中产生的声波信号能量和内能的情况下，基于液压油向岩石做的功可以等同于岩石裂缝扩展阻力做的功，以此来实现对于岩石裂缝扩展阻力的求取。
在一些实施方式中，可以先基于所述注液速率和压力数据计算外力做功量，再根据所述外力做工量、岩石样本厚度和裂缝长度计算岩石裂缝扩展阻力。具体的，可以是利用公式
计算外力做工量，式中，W为外力做工量，Q为注液速率，t1为注液总时长，P为压力数据，再利用公式
计算岩石裂缝扩展阻力，式中，R为岩石裂缝扩展阻力，B为岩石样本厚度，l为裂缝长度。
通过上述实验过程中所获取的数据以及岩石样本和设备的状态，实现了对岩石裂缝扩展阻力的求取，从而可以描述固定试件尺寸在固定的注液速率下的岩石裂缝扩展相对容易的程度，可以评价同种岩石在不同温度下的裂缝扩展相对阻力大小，和不同种类岩石的裂缝相对扩展阻力大小。
下面结合附图标记利用一个具体的场景示例对所述方法的整体流程进行说明。
第一步，预制岩石样本，在长方形平板状岩石样本一侧切割出一个具有固定尺寸的长方形凹槽，并在一侧预制裂缝；选择需要测试的岩石种类，并加工成长宽高尺寸为300mm×300mm×40mm的岩石样本1，沿着岩石样本的一侧边中间位置用线切割的方式割制长方形凹槽，长方形凹槽的尺寸为100mm×80mm，在长方形短边中心一侧割制一条预制置裂缝，预置裂缝的长度为10mm，以便于裂缝沿预置裂缝方向扩展。
第二步，在岩石样本的上下表面贴置硅胶加热片，用于将岩石样本加热到指定温度；在试件上下表面的预制裂缝前端区域覆盖尺寸为200mm×300mm的硅胶加热板3，硅胶加热板3内置有经过分布设计的电加热丝15，电加热丝15通过具有很好的导热性的硅胶向岩石加热，在岩石样本一侧放置温度传感器4用以监测实时温度，温度传感器4和硅胶加热板3通过电线与温度控制系统8连接，可以将岩石加热到指定温度。
第三步，将一种压力施加装置放入凹槽中，并向该装置内以恒定速率注入液压油，记录压力数据；将压力施加装置2放入凹槽中，压力施加装置由压力板9、推杆11、活塞缸14、隔离活塞12等组成，压力施加装置2的压力板9和推杆11之间以铰接球10相连，压力施加装置2上具有注液口13，注液口13通过注液管线与恒速注液泵7相连接，通过恒速注液泵7注入液压油可以推进隔离活塞12的移动，进而控制压力施加装置2中的压力板7移动，在内力施加装置2附近通过管线连接压力传感器5，用以监测加载时的压力，其中压力传感器5与压力监测计算机6连接，以便于实时观察压力。在正式加载时，打开压力监测计算机6，以较低且恒定的注液速率Q注入液压油。
第四步，当岩石板裂缝扩展到边界时停止注液，测量裂缝扩展总长度，计算岩石在固定尺寸及加载环境下的裂缝扩展相对阻力；在加载过程中观察压力监测计算机6的加载曲线，当压力从峰值降为0时停止注液，对加载过程中的加载曲线进行积分得到
则可计算外力总做功为
其中t1为正式加载总时长；关闭温度控制系统8，取下岩石样本上覆硅胶加热板3，采用曲线拉直法测试平面裂缝扩展长度l。基于全局能量守恒计算岩石裂缝扩展相对阻力R，即裂缝扩展单位面积所消耗的外力做功大小，
其中B为岩石样本的厚度。
通过上述实施例的介绍，可以看出，所述方法可以将岩石样本加热至测试温度，并在该温度下对岩石样本内部施压以扩张岩石样本上割制出的预置裂缝，进而能够根据压力数据和裂缝长度计算在所述测试温度下对应于岩石样本的岩石裂缝扩展阻力。通过上述方法，实现了对于特定温度下岩石的裂缝扩展阻力的测量，模拟了真实环境下高温对于岩石断裂性质的硬性，从而对实际勘探开发中深部储层水力压裂和地热开采提供了指导。
基于上述高温岩石裂缝扩展阻力测量方法，本说明书还提出一种高温岩石裂缝扩展阻力测量装置的实施例。如图6所示，所述高温岩石裂缝扩展阻力测量装置具体包括以下模块。
岩石样本加热模块610，用于将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝。
压力施加模块620，用于在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据。
裂缝长度测量模块630，用于在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度。
岩石裂缝扩展阻力计算模块640，用于根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
虽然上文描述的过程流程包括以特定顺序出现的多个操作，但是，应当清楚了解，这些过程可以包括更多或更少的操作，这些操作可以顺序执行或并行执行(例如使用并行处理器或多线程环境)。
本申请是参照根据本说明书实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种高温岩石裂缝扩展阻力测量方法，其特征在于，包括：
将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝；
在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据；
在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度；
根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石样本表面设置有硅胶加热板；所述将所述岩石样本加热至测试温度，包括：
利用所述硅胶加热板将所述岩石样本加热至测试温度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石样本上设置有温度传感器；所述硅胶加热板和所述温度传感器连接有温度控制系统；
所述温度控制系统用于根据温度传感器测量得到的岩石样本的温度，控制所述硅胶加热板的对岩石样本加热以使所述岩石样本维持在所述测试温度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述岩石样本两个相对的表面上分别设置有硅胶加热板；所述硅胶加热板之间通过弹簧连接以使所述硅胶加热板与岩石样本的表面贴合。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩石样本一侧切割有凹槽；所述凹槽内设置有压力施加装置；所述压力施加装置用于在注入液压油的情况下扩张以在所述岩石样本内部施加压力。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述压力施加装置包括第一压力板、第二压力板，所述第一压力板连接有活塞缸，所述活塞缸另一侧设置有隔离活塞，所述隔离活塞另一侧设置有推杆，所述推杆通过铰接球与所述第二压力板连接；
所述活塞缸上设置有注液口；所述活塞缸内通过所述注液口注入液压油后，推动所述隔离活塞向活塞缸外移动，进而扩张第一压力板和第二压力板之间的距离。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述压力施加装置上设置有压力传感器；所述检测岩石样本内部的压力数据，包括：
通过压力传感器获取所述压力施加装置受到岩石样本的压力作为压力数据。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界，包括：
在通过压力传感器检测到所述压力施加装置所受压力降低至低压力阈值的情况下，判断所述预置裂缝已经延伸至岩石样本的边界。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，包括：
向所述压力施加装置内以恒定的注液速率注入液压油；
相应的，所述根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力，包括：
基于所述注液速率和压力数据计算外力做功量；
根据所述外力做工量、岩石样本厚度和裂缝长度计算岩石裂缝扩展阻力。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述注液速率和压力数据计算外力做功量，包括：
利用公式
计算外力做工量，式中，W为外力做工量，Q为注液速率，t1为注液总时长，P为压力数据；
所述根据所述外力做工量、岩石样本厚度和裂缝长度计算岩石裂缝扩展阻力，包括：
利用公式
计算岩石裂缝扩展阻力，式中，R为岩石裂缝扩展阻力，B为岩石样本厚度，l为裂缝长度。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量所述预置裂缝的裂缝长度，包括：
采用曲线拉直法测量所述预置裂缝的裂缝长度。
12.一种高温岩石裂缝扩展阻力测量装置，其特征在于，包括：
岩石样本加热模块，用于将所述岩石样本加热至测试温度；所述岩石样本上割制有预置裂缝；
压力施加模块，用于在所述岩石样本内部施加压力以扩展所述预置裂缝，并检测岩石样本内部的压力数据；
裂缝长度测量模块，用于在检测到所述预置裂缝延伸至岩石样本的边界的情况下，测量所述预置裂缝的裂缝长度；
岩石裂缝扩展阻力计算模块，用于根据所述压力数据和裂缝长度计算对应于所述测试温度的岩石裂缝扩展阻力。
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