CN113720693A - 水力裂缝观测的实验装置及实验方法 - Google Patents

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CN113720693A CN202010453685.0A CN202010453685A CN113720693A CN 113720693 A CN113720693 A CN 113720693A CN 202010453685 A CN202010453685 A CN 202010453685A CN 113720693 A CN113720693 A CN 113720693A
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李国韬
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袁亮
张杨
郭凯杰
王元
王子健
郑李
李萍
汪涛
王琪琪
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Abstract

本发明提供了一种水力裂缝观测的实验装置及实验方法，该水力裂缝观测的实验装置用于对双悬臂梁样品实施实验，实验装置包括：第一夹持板和第二夹持板，第一夹持板和第二夹持板之间的空间用于容置双悬臂梁样品；端部紧固块，端部紧固块分别与第一夹持板和第二夹持板抵接；端部紧固块设有注液孔；两个密封条，两个密封条用于分别设置于第一夹持板与双悬臂梁样品之间和第二夹持板与双悬臂梁样品之间，在垂直于夹持方向的投影上，密封条能围设于预置裂缝外。通过本发明，缓解了中水力裂缝的细观特性难以进行观测的技术问题。

Description

水力裂缝观测的实验装置及实验方法
技术领域
本发明涉及水力压裂技术领域，尤其涉及一种水力裂缝观测的实验装置及实验方法。
背景技术
水力压裂技术是页岩气开发的关键技术之一，在非常规油气增产方面发挥着至关重要的作用。在常规的水力裂缝实验研究中，研究人员主要关注裂缝的扩展、裂缝的转向、人工裂缝与天然裂缝的沟通交互等水力裂缝的宏观力学行为。水力裂缝还具有细观力学行为，包括裂缝缝尖的微裂纹沟通、裂缝缝尖的内聚区发育、裂缝缝尖微裂纹的形态等。现有研究对水力裂缝的细观表征手段十分有限，裂缝细观特性对其总体行为模式的影响容易被忽略。
发明内容
本发明的目的是提供一种水力裂缝观测的实验装置及实验方法，以缓解水力裂缝的细观特性难以进行观测的技术问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种水力裂缝观测的实验装置，用于对双悬臂梁样品实施实验，所述双悬臂梁样品设有预置裂缝，所述实验装置包括：
第一夹持板和第二夹持板，所述第一夹持板和所述第二夹持板之间的空间用于容置所述双悬臂梁样品，所述第一夹持板和所述第二夹持板能沿夹持方向将所述双悬臂梁样品夹紧；并且能透过所述第一夹持板和/或所述第二夹持板，观测所述双悬臂梁样品；
端部紧固块，所述端部紧固块设于所述第一夹持板的一侧，且分别与所述第一夹持板和所述第二夹持板抵接，所述端部紧固块设有注液孔，所述双悬臂梁样品能与所述端部紧固块抵接，并且所述预置裂缝与所述注液孔连通；
两个密封条，两个所述密封条用于分别设置于所述第一夹持板与所述双悬臂梁样品之间和所述第二夹持板与所述双悬臂梁样品之间，在垂直于所述夹持方向的投影上，所述密封条能围设于所述预置裂缝外。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括设于所述第一夹持板与所述端部紧固块之间的密封圈，所述注液孔中的压裂液能经所述密封圈流向所述预置裂缝。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括围压加载框架和纵向加载螺丝；所述第一夹持板和所述第二夹持板均设置于所述围压加载框架内，所述第一夹持板的与所述端部紧固块抵接的侧面、和所述第二夹持板的与所述端部紧固块抵接的侧面，均与所述围压加载框架的内壁抵接；所述纵向加载螺丝螺接于所述围压加载框架，用于与所述双悬臂梁样品的背离所述端部紧固块的侧面抵接。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括纵向传导板，所述纵向传导板的第一端与所述纵向加载螺丝抵接，所述纵向传导板的第二端延伸至所述第一夹持板与所述第二夹持板之间，用于与所述双悬臂梁样品抵接。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括纵向弹簧，所述纵向弹簧的第一端与所述纵向传导板抵接，所述纵向弹簧的第二端用于与所述双悬臂梁样品抵接。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括多个横向加载螺丝，多个所述横向加载螺丝分设于所述第一夹持板的与所述端部紧固块相邻的两个相对的侧面，并且多个所述横向加载螺丝均螺接于所述围压加载框架，且均延伸至所述第一夹持板与所述第二夹持板之间，用于与所述双悬臂梁样品抵接。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括横向弹簧，所述横向弹簧的第一端与所述横向加载螺丝抵接，所述横向弹簧的第二端用于与所述双悬臂梁样品抵接。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括光学显微镜，所述第一夹持板和所述第二夹持板安装于所述光学显微镜的镜头下，所述光学显微镜能对所述密封条内的区域进行观测。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括多个夹持螺栓，所述夹持螺栓分别与所述第一夹持板和所述第二夹持板连接，以驱使所述第一夹持板和所述第二夹持板相对靠近，将所述双悬臂梁样品夹紧。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括多个端部螺栓；至少一个所述端部螺栓连接于所述端部紧固块和所述第一夹持板，以驱动所述端部紧固块与所述第一夹持板抵接；至少一个所述端部螺栓连接于所述端部紧固块和所述第二夹持板，以驱动所述端部紧固块与所述第二夹持板抵接。
在优选的实施方式中，所述实验装置包括液压泵注系统，所述液压泵注系统与所述注液孔连接，用于向所述注液孔注入压裂液。
本发明提供一种无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，采用上述的水力裂缝观测的实验装置，所述实验方法包括：
步骤S10，制备双悬臂梁样品；
步骤S20，将所述双悬臂梁样品安装到所述第一夹持板和所述第二夹持板之间，所述双悬臂梁样品的设置所述预置裂缝的一侧与所述第一夹持板的连接所述端部紧固块的一侧相对齐；
步骤S30，向所述预置裂缝预注入压裂液流体；
步骤S40，安装所述端部紧固块；
步骤S50，通过液压管线，将液压泵注系统与所述注液孔连接；
步骤S60，通过所述液压泵注系统注入液体加压，将所述双悬臂梁样品压裂，记录压力-时间曲线、和破裂压力σ。
在优选的实施方式中，计算所述双悬臂梁样品的断裂韧性K：
Figure BDA0002508548130000031
其中，a为预置裂缝的长度，h为预置裂缝距所述双悬臂梁样品的侧壁的距离。
在优选的实施方式中，还包括：
步骤S70，将所述实验装置放置于光学显微镜下，对所述双悬臂梁样品进行连续拍摄；
步骤S80，对所述步骤S70所拍摄的图片进行数字图像处理；
所述步骤S70在所述步骤S60之前开始实施，并在实施所述步骤S60的同时实施所述步骤S70。
在优选的实施方式中，所述双悬臂梁样品为岩石样品，所述步骤S10中，使用线切割工具进行切割，切割时钢丝的往复频率为8Hz～12Hz。
在优选的实施方式中，所述双悬臂梁样品为PMMA材料的样品，所述步骤S10中，使用激光切割。
本发明提供一种有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，采用上述的水力裂缝观测的实验装置，所述实验方法包括：
步骤P10，制备双悬臂梁样品；
步骤P20，将所述双悬臂梁样品安装到所述第一夹持板和所述第二夹持板之间，所述双悬臂梁样品的设置所述预置裂缝的一侧与所述第一夹持板的连接所述端部紧固块的一侧相对齐；
步骤P30，向所述预置裂缝预注入压裂液流体；
步骤P40，将所述第一夹持板和所述第二夹持板装入所述围压加载框架，安装所述纵向加载螺丝和所述横向加载螺丝；
步骤P50，安装所述端部紧固块；
步骤P60，旋进所述纵向加载螺丝进行纵向加载，旋进所述横向加载螺丝进行横向加载；
步骤P70，通过液压管线，将液压泵注系统与所述注液孔连接；
步骤P80，通过所述液压泵注系统注入液体加压，将所述双悬臂梁样品压裂，记录压力-时间曲线、和破裂压力σ。
在优选的实施方式中，计算所述双悬臂梁样品的断裂韧性K：
Figure BDA0002508548130000041
其中，a为预置裂缝的长度，h为预置裂缝距所述双悬臂梁样品的侧壁的距离。
在优选的实施方式中，还包括：
步骤P90，将所述实验装置放置于光学显微镜下，对所述双悬臂梁样品进行连续拍摄；
步骤P100，对所述步骤P90所拍摄的图片进行数字图像处理；
所述步骤P90在所述步骤P80之前开始实施，并在实施所述步骤P80的同时实施所述步骤P90。
在优选的实施方式中，所述双悬臂梁样品为岩石样品，所述步骤P10中，使用线切割工具进行切割，切割时钢丝的往复频率为8Hz～12Hz。
在优选的实施方式中，所述双悬臂梁样品为PMMA材料的样品，所述步骤P10中，使用激光切割。
本发明的特点及优点是：
使用本发明提供的实验装置时，将双悬臂梁样品安装在第一夹持板和第二夹持板之间，并抵靠于端部紧固块，通过端部紧固块上的注液孔向预置裂缝注入液体加压，将双悬臂梁样品压裂，密封条围设于预置裂缝外，对水力裂缝的扩展进行限制，在该实验装置的作用下，双悬臂梁样品产生裂缝尺度在10毫米左右的细观尺度的水力裂缝，像素尺度在10微米左右。使用该实验装置，无需进行破坏拆卸，可以观测到水力裂缝的缝尖细观特征，在实验过程中，该实验装置可以放置于光学显微镜下，进行连续拍摄，便于实时观测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为本发明提供的水力裂缝观测的实验装置第一种实施方式的结构示意图；
图2为图1所示的水力裂缝观测的实验装置(省去第一夹持板)的爆炸图；
图3a为本发明提供的水力裂缝观测的实验装置第二种实施方式的结构示意图；
图3b为图3a所示的水力裂缝观测的实验装置中的双悬臂梁样品加载的示意图；
图4a为本发明提供的水力裂缝观测的实验装置第三种实施方式第一视角的爆炸图；
图4b为本发明提供的水力裂缝观测的实验装置第三种实施方式第二视角的爆炸图；
图5为双悬臂梁样品的结构示意图；
图6为本发明提供的无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法的示意图；
图7为本发明提供的有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法的示意图；
图8为缝尖X方向全场位移图；
图9为缝尖Y方向全场位移图；
图10为XX方向全场应变图；
图11为YY方向全场应变图。
附图标号说明：
101、夹持方向；102、横向；103、纵向；
11、第一夹持板；12、第二夹持板；13、夹持螺栓；14、U形槽；
21、端部紧固块；22、端部螺栓；221、端部螺栓孔；23、注液孔；
31、密封条；311、直线段；312、弧线段；32、密封圈；
40、围压加载框架；
51、纵向加载螺丝；52、纵向传导板；53、纵向弹簧；
61、横向加载螺丝；611、横向弹簧；
71、光学显微镜的镜头；
80、双悬臂梁样品；81、预置裂缝；82、预置槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
发明人发现，水力裂缝的缝尖细观特征对水力裂缝的扩展特性有着重要影响，水力裂缝的宏观和细观力学行为共同决定了裂缝在油气增产中所能够发挥的作用。将水力裂缝中的宏观、细观以及微观的尺度定义如下：所研究的典型尺寸大于100毫米为宏观，所研究的典型尺寸介于100毫米和0.1毫米为细观，所研究的典型尺寸小于0.1毫米为微观。
实施例一
本发明提供了一种水力裂缝观测的实验装置，用于对双悬臂梁样品80实施实验，如图5所示，双悬臂梁样品80设有预置裂缝81，如图1和图2所示，该实验装置包括：第一夹持板11、第二夹持板12、端部紧固块21和两个密封条31；第一夹持板11和第二夹持板12之间的空间用于容置双悬臂梁样品80，第一夹持板11和第二夹持板12能沿夹持方向101将双悬臂梁样品80夹紧；并且能透过第一夹持板11和/或第二夹持板12，观测双悬臂梁样品80；端部紧固块21设于第一夹持板11的一侧，且与第一夹持板11和第二夹持板12抵接；端部紧固块21设有注液孔23，双悬臂梁样品80能与端部紧固块21抵接，并且预置裂缝81与注液孔23连通；两个密封条31用于分别设置于第一夹持板11与双悬臂梁样品80之间和第二夹持板12与双悬臂梁样品80之间，在垂直于夹持螺栓13的投影上，密封条31围设于预置裂缝81外。注液孔23作为液压管线接头，液压泵注系统能通过液压管线与注液孔23连接，用于向注液孔23注入压裂液。
使用该实验装置时，将双悬臂梁样品80安装在第一夹持板11和第二夹持板12之间，并抵靠于端部紧固块21，液压泵注系统通过注液孔23向预置裂缝81注入液体加压，将双悬臂梁样品80压裂，密封条31围设于预置裂缝81外，对水力裂缝的扩展进行限制，在该实验装置的作用下，双悬臂梁样品80产生裂缝尺度在10毫米左右的细观尺度的水力裂缝，像素尺度在10微米左右。使用该实验装置，无需进行破坏拆卸，可以观测到水力裂缝的缝尖细观特征，在实验过程中，该实验装置可以放置于光学显微镜下，进行连续拍摄，便于实时观测，为细观水力裂缝的研究提供了仪器基础。
如图5所示，双悬臂梁样品80呈长方体状，预置裂缝81的延伸方向平行于该长方体的一条边。以预置裂缝81的延伸方向为纵向103，以预置裂缝81的宽度方向为横向102，横向102与纵向103相垂直，并且，横向102和纵向103均与该实验装置的夹持方向101相垂直。优选地，双悬臂梁样品80设有预置槽82，预置裂缝81自预置槽82的槽底开始延伸，注入液体加压时，注入的压裂液首先进入到预置槽82中，然后向预置裂缝81中流动。使用该实验装置进行实验时，裂缝的大小受到双悬臂梁样品80大小的控制，通过控制双悬臂梁样品80和该实验装置的整体大小，来实现对裂缝尺度的控制。
第一夹持板11和第二夹持板12中的至少一个为透明板，以实现能透过第一夹持板11和/或第二夹持板12，观测双悬臂梁样品，便于对双悬臂梁样品80进行观测；优选地，第一夹持板11和第二夹持板12均可采用PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)材料。
第一夹持板11和第二夹持板12相对靠近，实现将双悬臂梁样品80夹紧；以第一夹持板11和第二夹持板12相对靠近的方向，为夹持方向101。第一夹持板11和第二夹持板12相对靠近的驱动力的来源可以有很多种，在本发明的一实施方式中，该实验装置包括多个夹持螺栓13，夹持螺栓13分别与第一夹持板11和第二夹持板12连接，夹持螺栓13能驱使第一夹持板11和第二夹持板12在夹持螺栓13的作用下沿夹持方向101相对靠近，以将双悬臂梁样品80夹紧。
在本发明的一实施方式中，该实验装置包括液压泵注系统，液压泵注系统与注液孔23连接，用于向注液孔23注入压裂液。优选地，液压泵注系统能记录压力时间曲线。
密封条31的两端分别位于预置裂缝81的两侧，并且靠近第一夹持板11的连接端部紧固块21的一侧。优选地，密封条31的两端均贴靠于端部紧固块21。更优选地，在垂直于夹持方向101的投影上，两个密封条31相重合。
密封条31围设于预置裂缝81外，密封条31的形状可以有很多种，在本发明的一实施方式中，如图2所示，密封条31包括沿纵向103延伸的两个直线段311和连接于两个直线段311之间的弧线段312，预置裂缝81位于两个直线段311之间，密封条31整体呈图2所示的U形，U形的密封条31的开口沿纵向103设置，且朝向端部紧固块21。使用U形的密封条31，有利于对裂缝的观测区域进行扩展。
进一步地，如图4a所示，第一夹持板11设有用于容置密封条31的U形槽14，第二夹持板12设有用于容置密封条31的U形槽14，两个U形槽14分别对密封条31的形状进行限定，有利于使两个密封条31分别与双悬臂梁样品80的顶面和底面保持稳定的配合。
第一夹持板11和第二夹持板12平行设置，第一夹持板11的一个侧面与第二夹持板12的一个侧面相对齐，端部紧固块21设置于该相对齐的侧面，为了使端部紧固块21分别与第一夹持板11和第二夹持板12抵接，在一实施方式中，实验装置包括多个端部螺栓22；至少一个端部螺栓22连接于端部紧固块21和第一夹持板11，以驱动端部紧固块21与第一夹持板11抵接；至少一个端部螺栓22连接于端部紧固块21和第二夹持板12，以驱动端部紧固块21与第二夹持板12抵接。如图2所示，端部螺栓22沿纵向103设置，双悬臂梁样品80的设置预置槽82的侧面抵靠于端部紧固块21，预置槽82与注液孔23连通。具体地，第一夹持板11和第二夹持板12上分别设有两个端部螺栓孔221，四个端部螺栓22与该四个端部螺栓孔221连接，将端部紧固块21压紧于第一夹持板11和第二夹持板12。为了便于第一夹持板11、第二夹持板12、端部紧固块21与双悬臂梁样品80相配合，端部紧固块21与端部螺栓22之间的相对位置能够沿夹持方向101进行微调。
如图4a和图4b所示，预置裂缝81能与注液孔23正对设置，注液孔23中的压裂液能沿其轴向方向直接流向预置裂缝81中。进一步地，该实验装置包括设于第一夹持板11与端部紧固块21之间的密封圈32，注液孔23中的压裂液能经密封圈32流向预置裂缝81。优选地，密封圈32的内径大于注液孔23，注液孔23位于密封圈32中间，密封圈32的一侧与端部紧固块21贴合，另一侧与第一夹持板11、双悬臂梁样品80和第二夹持板12相贴合，以减少在注入液体加压时发生泄漏。该实验装置安装双悬臂梁样品80的结构中，通过密封条31和密封圈32可以实现良好密封，相比于通常的采用涂胶进行胶结密封的方式，该实验装置无胶结密封，便于在实验后对双悬臂梁样品80进行无破坏拆卸。更进一步地，密封条31的两端分别抵接于密封圈32上；具体地，通过使密封圈32的直径与密封条31的两个直线段311之间的距离相配合，两个直线段311分别抵接于密封圈32上，可以使密封效果更好。
在本发明的一实施方式中，如图3a所示，该实验装置包括围压加载框架40和纵向加载螺丝51；第一夹持板11和第二夹持板12均设置于围压加载框架40内，第一夹持板11的与端部紧固块21抵接的侧面、和第二夹持板12的与端部紧固块21抵接的侧面，均与围压加载框架40的内壁抵接；纵向加载螺丝51螺接于围压加载框架40，用于与双悬臂梁样品80的背离端部紧固块21的侧面抵接。通过拧动纵向加载螺丝51，可以对双悬臂梁样品80施加纵向围压，进行纵向围压条件下细观水力裂缝的诱导和观测。
进一步地，实验装置包括纵向传导板52，纵向传导板52的第一端与纵向加载螺丝51抵接，纵向传导板52的第二端延伸至第一夹持板11与第二夹持板12之间，用于与双悬臂梁样品80抵接，通过纵向传导板52，有利于更均匀稳定地对双悬臂梁样品80施加纵向围压。
更进一步地，如图3b所示，该实验装置包括纵向弹簧53，纵向弹簧53的第一端与纵向传导板52抵接，纵向弹簧53的第二端用于与双悬臂梁样品80抵接。纵向传导板52与双悬臂梁样品80之间通过纵向弹簧53连接，纵向弹簧53的劲度系数k纵向、纵向加载螺丝51的旋进距离d纵向、纵向弹簧53数量n纵向和纵向的加载面积S纵向，纵向的加载面积为双悬臂梁样品80的纵向的侧面积，可以计算出所施加的纵向围压大小P纵向＝k纵向×d纵向×n纵向/S纵向，其中，k纵向的单位为N/m；d纵向单位是m；n无量纲；S纵向单位是平方米。
在本发明的一实施方式中，如图3a所示，该实验装置包括围压加载框架40和多个横向加载螺丝61，第一夹持板11和第二夹持板12均设置于围压加载框架40内，第一夹持板11的与端部紧固块21抵接的侧面、和第二夹持板12的与端部紧固块21抵接的侧面，均与围压加载框架40的内壁抵接；多个横向加载螺丝61分设于第一夹持板11的与端部紧固块21相邻的两个相对的侧面，并且多个横向加载螺丝61均螺接于围压加载框架40，且均延伸至第一夹持板11与第二夹持板12之间，用于与双悬臂梁样品80抵接。优选地，位于第一夹持板11的两侧的横向加载螺丝61的数量相等。通过拧动横向加载螺丝61，可以对双悬臂梁样品80施加横向围压，进行横向围压条件下细观水力裂缝的诱导和观测。
进一步地，如图3b所示，该实验装置包括横向弹簧611，横向弹簧611的第一端与横向加载螺丝61抵接，横向弹簧611的第二端用于与双悬臂梁样品80抵接。横向加载螺丝61与双悬臂梁样品80之间通过横向弹簧611连接，横向弹簧611的劲度系数k横向、横向加载螺丝61的旋进距离d横向、单侧的横向加载螺丝61数量n横向和横向的加载面积S横向，横向的加载面积为双悬臂梁样品80单侧的横向的侧面积，可以计算出所施加的横向围压大小P横向＝k横向×d横向×n横向/S横向，其中，k横向的单位为N/m；d横向单位是m；n横向无量纲；S横向单位是平方米，并且，两侧的横向加载螺丝61的数量相等，n横向为单侧的横向加载螺丝61的数量，在横向加载时，两侧的横向加载螺丝61同步旋进。
在本发明的一实施方式中，如图3a所示，该实验装置包括围压加载框架40、上述的纵向加载螺丝51和多个上述的横向加载螺丝61，可以对双悬臂梁样品80施加横向围压和纵向围压，进行围压条件下细观水力裂缝的诱导和观测，以及围压条件下裂缝转向的研究。围压加载框架40上设有与端部紧固块21配合的通孔，端部紧固块21设于该通孔中，以便于液压管线与端部紧固块21上的注液孔23连接。
在本发明的一实施方式中，该实验装置包括光学显微镜，如图4a和图4b所示，第一夹持板11和第二夹持板12安装于光学显微镜的镜头71下，光学显微镜能观测密封条31以内的区域。优选地，光学显微镜还具有连续拍摄功能。
该实验装置解决了围压条件下细观水力裂缝诱导和表征困难的问题。在现有的宏观水力裂缝实验装置较为成熟的条件下，对于解决细观水力裂缝可控性起裂诱导、缝尖微裂纹光学捕捉以及缝尖全场位移表征等问题，具有十分重要的意义。同时，该实验装置的搭建为围压条件下细观水力裂缝的研究奠定了仪器基础，对后续可实时表征的复杂水力裂缝的研究，奠定了基础。水力裂缝的细观力学行为，决定了裂缝沟通天然地层的程度，以及提供油气渗流通道的能力。本发明提供的实验装置，适合对围压条件下细观尺度水力裂缝进行诱导及表征，具有以下突出优点：
(1)结合0.1毫米-100毫米的细观尺度范围来说，围压条件下细观水力裂缝的诱导装置能够在可控的条件下制造人工水力裂缝，并通过围压、注入压力和流体性质控制其扩展，为围压条件下细观水力裂缝的人工诱导和表征提供了装置基础。
(2)对围压条件下细观水力裂缝的研究填补了宏观水力裂缝实验所涉及不到的空白，能够在细观尺度上对水力裂缝有一个更为直观的认识。所使用的表征方法能够在外力不介入的前提下，对扩展过程中的水力裂缝进行完整的二维光学表征，能够完整记录水力裂缝扩展过程中微裂纹的发育、裂缝的扩展与转向等力学行为。
(3)所使用的数字图像相关技术能够记录并表征肉眼所难以观察到的主裂纹扩展、微裂纹发育、所观察区域的全场位移以及全场应变。所得到的位移场、应变场以及裂缝张开宽度能够为水力裂缝缝尖的数值模拟提供依据。
实施例二
本发明提供了一种无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，采用上述的水力裂缝观测的实验装置，如图6所示，该实验方法包括：
步骤S10，制备双悬臂梁样品80；
步骤S20，将双悬臂梁样品80安装到第一夹持板11和第二夹持板12之间，双悬臂梁样品80的设置预置裂缝81的一侧与第一夹持板11的连接端部紧固块21的一侧相对齐；
步骤S30，向预置裂缝81预注入压裂液流体；
步骤S40，安装端部紧固块21；
步骤S50，通过液压管线，将液压泵注系统与注液孔23连接；
步骤S60，通过液压泵注系统注入液体加压，将双悬臂梁样品80压裂，记录压力-时间曲线、和破裂压力σ。
该实验方法采用上述的实验装置来夹持双悬臂梁样品80，双悬臂梁样品80为DCB(double cantilever beam，双悬臂梁)平板样品，呈长方体状，能够方便观测裂缝的二维扩展。通过该实验方法，可在无围压条件下，使双悬臂梁样品80产生裂缝尺度在10毫米左右的细观尺度的水力裂缝，便于对水力裂缝的缝尖细观特征进行实时无干扰观测，通过记录压力-时间曲线、和破裂压力σ，能够了解双悬臂梁样品80的断裂韧性。
步骤S20中，将两个密封条31分别放置于第一夹持板11与双悬臂梁样品80之间和第二夹持板12与双悬臂梁样品80之间。在一实施方式中，安装4个紧固螺栓，4个紧固螺栓呈矩形分布，每个紧固螺栓使用扭矩螺丝刀进行定扭矩紧固；优选地，扭矩不超过2kgf.cm。进一步地，对紧固螺栓的紧固，以第一夹持板11与第二夹持板12相互平行为准，4个紧固螺栓所使用的扭矩可以不相等。
步骤S30中，预注入压裂液流体的注入方式可以使用针管注入，尽量减少流体在双悬臂梁样品80中的气泡。优选地，步骤S40中，端部紧固块21与第一夹持板11之间设有密封圈32。在一实施方式中，安装端部螺栓22，端部螺栓22的数量为4个，使用扭矩螺丝刀进行定扭矩紧固，紧固扭矩范围为12kgf.cm至16kgf.cm，以避免过小和过大的紧固扭矩导致密封圈32密封失效。
步骤S50中，液压管线可以使用3mm及以下外径的金属液压管线，承压能力在15MPa以上，细管线方便弯折，且可避免在实验过程中牵动整个装置，保证装置的稳固。在液压管线与注液孔连接前，对液压管线进行排水操作，保证液压管线中没有残留空气。预置裂缝81在承受一定的水压之后，裂缝从缝尖起裂，优选地，步骤S60中，注入液体加压的注入速度可以为15ml/min，使用较快的注入方法，能够防止注入过程中高压对裂缝造成钝化，便于对裂缝的细观特性进行观测。
进一步地，图5所示的双悬臂梁样品80，在垂直于夹持方向投影上，预置裂缝81与长方形的一条边的中点相交，预置裂缝81距与其平行的侧壁的距离记为h，预置裂缝81和预置槽82的总长度记为a。双悬臂梁样品80的断裂韧性K：
Figure BDA0002508548130000121
其中，断裂韧性K的单位为MPa/m3/2；破裂压力σ的单位为MPa；a和h的单位都是米。
通过该公式，可以计算出双悬臂梁样品80的断裂韧性，反映双悬臂梁样品80水力压裂过程中的断裂特性。
在本发明的一实施方式中，如图4a和图4b所示，该实验方法包括：
步骤S70，将实验装置放置于光学显微镜下，对双悬臂梁样品80进行连续拍摄；
步骤S80，对步骤S70所拍摄的图片进行数字图像处理；
其中，步骤S70在步骤S60之前开始实施，并在实施步骤S60的同时实施步骤S70。具体地，数字图像处理中，参考图片采用未加载时拍摄的图片，对比图片采用所研究时刻拍摄的图片，结论可以提供所拍摄区域的全场位移。
优选地，步骤S70中，连续拍摄的拍摄时间间隔可以采用为2张/秒。为了便于后期对缝尖表面进行数字图像相关技术表征识别，使用的图像分辨率可以为1600×1000或者不大于对应总像素的图片。
图5所示的双悬臂梁样品80的尺寸基于双悬臂梁测试，厚度用b表示，双悬臂梁样品80的长度记为L1，双悬臂梁样品80的宽度记为L2，预置裂缝81距与其平行的侧壁的距离记为h，预置裂缝81和预置槽82的总长度记为a，预置裂缝81的缝宽记为D，预置裂缝81的缝尖距双悬臂梁样品80的对边的距离记为c，且c＝L1-a。在一实施例中，a＝30±3mm，b＝5±1mm，L1＝80±5mm，L2＝40±3mm。
该实验方法适用的岩石样品范围广，具有一定强度的岩石均可以进行测试，还可以使用PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)材料作为样品。
在双悬臂梁样品80为岩石样品的情况下，步骤S10中，使用线切割工具进行切割，切割时钢丝的往复频率可根据岩石脆弱程度进行调整，优选地，切割时钢丝的往复频率为8Hz～12Hz；更优选地，切割时钢丝的往复频率为10Hz。优选地，对不易破裂的岩石，推荐切割前进速度可以为10微米/秒；对层理发育较强且容易破裂的岩石，需要降低切割速率，且考虑使用无水切割。
在双悬臂梁样品80为PMMA材料的样品的情况下，步骤S10中，使用激光切割，以具有较好的加工精度。
实施例三
本发明提供了一种有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，采用上述的水力裂缝观测的实验装置，如图7所示，该实验方法包括：
步骤P10，制备双悬臂梁样品80；
步骤P20，将双悬臂梁样品80安装到第一夹持板11和第二夹持板12之间，双悬臂梁样品80的设置预置裂缝81的一侧与第一夹持板11的连接端部紧固块21的一侧相对齐；
步骤P30，向预置裂缝81预注入压裂液流体；
步骤P40，将第一夹持板11和第二夹持板12装入围压加载框架，安装纵向加载螺丝和横向加载螺丝；
步骤P50，安装端部紧固块21；
步骤P60，旋进纵向加载螺丝进行纵向加载，旋进横向加载螺丝进行横向加载；
步骤P70，通过液压管线，将液压泵注系统与注液孔23连接；
步骤P80，通过液压泵注系统注入液体加压，将双悬臂梁样品80压裂，记录压力-时间曲线、和破裂压力σ。
该实验方法在纵向和横向分别加载围压，使双悬臂梁样品80的裂缝速度为1cm/s量级。压裂液液体压力达到样品破裂压力后，裂缝准静态扩展，可以进行水力裂缝的准静态扩展表征，实现使用光学显微镜进行拍摄。
该实验方法采用上述的实验装置来夹持双悬臂梁样品80，双悬臂梁样品80为DCB(double cantilever beam，双悬臂梁)平板样品，呈长方体状，能够方便观测裂缝的二维扩展。通过该实验方法，可在有围压条件下，使双悬臂梁样品80产生裂缝尺度在10毫米左右的细观尺度的水力裂缝，便于对水力裂缝的缝尖细观特征进行实时无干扰观测，通过记录压力-时间曲线、和破裂压力σ，能够了解双悬臂梁样品80的断裂韧性；并且能够在外力不介入的前提下，对扩展过程中的水力裂缝进行完整的二维光学表征，能够完整记录水力裂缝扩展过程中微裂纹的发育、裂缝的扩展与转向等力学行为。
具体地，步骤P10、步骤P20和步骤P30，可以与上述的步骤S10、步骤S20和步骤S30相同；步骤P50可以与步骤S40相同，步骤P70和步骤P80可以与上述的步骤S50和步骤S60相同。
该实验方法中，通过步骤P40和步骤P60，对双悬臂梁样品80施加横向围压，和/或纵向围压，以观测围压条件下的细观裂缝特性。
进一步地，双悬臂梁样品80的断裂韧性K：
Figure BDA0002508548130000141
其中，断裂韧性K的单位为MPa/m3/2；破裂压力σ的单位为MPa；a和h的单位都是米。
通过该公式，可以计算出双悬臂梁样品80的断裂韧性，反映双悬臂梁样品80水力压裂过程中的断裂特性。
在本发明的一实施方式中，该实验方法包括：
步骤P90，将实验装置放置于光学显微镜下，对双悬臂梁样品80进行连续拍摄；
步骤P100，对步骤P90所拍摄的图片进行数字图像处理；
其中，步骤P90在步骤P80之前开始实施，并在实施步骤P80的同时实施步骤P90。具体地，数字图像处理中，参考图片采用未加载时拍摄的图片，对比图片采用所研究时刻拍摄的图片。结论可以提供所拍摄区域的全场位移。
在一实施方式中，施加1.0Mpa横向围压，纵向不施加围压，由于施加了1.0MPa的横向围压，而纵向没有施加围压，裂缝会在开始扩展后迅速转向，裂缝转向角度大致为90度，朝向最大主应力方向。
该实验方法使用DIC技术(digital image correlation，数字图像相关技术)来进行裂缝的位移场表征，图8、图9所示为转向过程中使用数字图像相关技术求得的全场位移。其中，图8所示为缝尖X方向全场位移，所使用的对比图片为裂缝未扩展和裂缝扩展到当前位置的情况，纵向视场宽度为10毫米。图9所示为缝尖Y方向全场位移，所使用的对比图片为裂缝未扩展和裂缝扩展到当前位置的情况，纵向视场宽度为10毫米。
图10和图11所示为使用全场位移计算得到的全场应变。其中，图10所示为XX方向全场应变，根据图8和图9的全场位移所计算得到，可以观察到X方向的强压缩区，纵向视场宽度为10毫米。图11所示为YY方向全场应变，根据图8和图9的全场位移所计算得到，可以观察到Y方向的强拉伸区，纵向视场宽度为10毫米。
根据全场应变的实验结果，可以直观观察到强拉伸区和强压缩区。图8中裂缝附近的阴影区域为微裂纹簇。近缝尖的微裂纹簇的形态只取决于近缝尖应力场。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种水力裂缝观测的实验装置，用于对双悬臂梁样品实施实验，所述双悬臂梁样品设有预置裂缝，其特征在于，所述实验装置包括：
第一夹持板和第二夹持板，所述第一夹持板和所述第二夹持板之间的空间用于容置所述双悬臂梁样品，所述第一夹持板和所述第二夹持板能沿夹持方向将所述双悬臂梁样品夹紧；并且能透过所述第一夹持板和/或所述第二夹持板，观测所述双悬臂梁样品；
端部紧固块，所述端部紧固块设于所述第一夹持板的一侧，且分别与所述第一夹持板和所述第二夹持板抵接，所述端部紧固块设有注液孔，所述双悬臂梁样品能与所述端部紧固块抵接，并且所述预置裂缝与所述注液孔连通；
两个密封条，两个所述密封条用于分别设置于所述第一夹持板与所述双悬臂梁样品之间和所述第二夹持板与所述双悬臂梁样品之间，在垂直于所述夹持方向的投影上，所述密封条能围设于所述预置裂缝外。
2.根据权利要求1所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括设于所述第一夹持板与所述端部紧固块之间的密封圈，所述注液孔中的压裂液能经所述密封圈流向所述预置裂缝。
3.根据权利要求1或者2所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括围压加载框架和纵向加载螺丝；
所述第一夹持板和所述第二夹持板均设置于所述围压加载框架内，所述第一夹持板的与所述端部紧固块抵接的侧面、和所述第二夹持板的与所述端部紧固块抵接的侧面，均与所述围压加载框架的内壁抵接；
所述纵向加载螺丝螺接于所述围压加载框架，用于与所述双悬臂梁样品的背离所述端部紧固块的侧面抵接。
4.根据权利要求3所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括纵向传导板，所述纵向传导板的第一端与所述纵向加载螺丝抵接，所述纵向传导板的第二端延伸至所述第一夹持板与所述第二夹持板之间，用于与所述双悬臂梁样品抵接。
5.根据权利要求4所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括纵向弹簧，所述纵向弹簧的第一端与所述纵向传导板抵接，所述纵向弹簧的第二端用于与所述双悬臂梁样品抵接。
6.根据权利要求3所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括多个横向加载螺丝，多个所述横向加载螺丝分设于所述第一夹持板的与所述端部紧固块相邻的两个相对的侧面，并且多个所述横向加载螺丝均螺接于所述围压加载框架，且均延伸至所述第一夹持板与所述第二夹持板之间，用于与所述双悬臂梁样品抵接。
7.根据权利要求6所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括横向弹簧，所述横向弹簧的第一端与所述横向加载螺丝抵接，所述横向弹簧的第二端用于与所述双悬臂梁样品抵接。
8.根据权利要求1所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括光学显微镜，所述第一夹持板和所述第二夹持板安装于所述光学显微镜的镜头下，所述光学显微镜能对所述密封条内的区域进行观测。
9.根据权利要求1所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括多个夹持螺栓，所述夹持螺栓分别与所述第一夹持板和所述第二夹持板连接，以驱使所述第一夹持板和所述第二夹持板相对靠近，将所述双悬臂梁样品夹紧。
10.根据权利要求1所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括多个端部螺栓；至少一个所述端部螺栓连接于所述端部紧固块和所述第一夹持板，以驱动所述端部紧固块与所述第一夹持板抵接；至少一个所述端部螺栓连接于所述端部紧固块和所述第二夹持板，以驱动所述端部紧固块与所述第二夹持板抵接。
11.根据权利要求1所述的水力裂缝观测的实验装置，其特征在于，所述实验装置包括液压泵注系统，所述液压泵注系统与所述注液孔连接，用于向所述注液孔注入压裂液。
12.一种无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，采用权利要求1-11中任一项所述的水力裂缝观测的实验装置，所述实验方法包括：
步骤S10，制备双悬臂梁样品；
步骤S20，将所述双悬臂梁样品安装到所述第一夹持板和所述第二夹持板之间，所述双悬臂梁样品的设置所述预置裂缝的一侧与所述第一夹持板的连接所述端部紧固块的一侧相对齐；
步骤S30，向所述预置裂缝预注入压裂液流体；
步骤S40，安装所述端部紧固块；
步骤S50，通过液压管线，将液压泵注系统与所述注液孔连接；
步骤S60，通过所述液压泵注系统注入液体加压，将所述双悬臂梁样品压裂，记录压力-时间曲线、和破裂压力σ。
13.根据权利要求12所述的无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，计算所述双悬臂梁样品的断裂韧性K：
Figure FDA0002508548120000031
其中，a为预置裂缝的长度，h为预置裂缝距所述双悬臂梁样品的侧壁的距离。
14.根据权利要求12所述的无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，还包括：
步骤S70，将所述实验装置放置于光学显微镜下，对所述双悬臂梁样品进行连续拍摄；
步骤S80，对所述步骤S70所拍摄的图片进行数字图像处理；
其中，所述步骤S70在所述步骤S60之前开始实施，并在实施所述步骤S60的同时实施所述步骤S70。
15.根据权利要求12所述的无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，所述双悬臂梁样品为岩石样品，所述步骤S10中，使用线切割工具进行切割，切割时钢丝的往复频率为8Hz～12Hz。
16.根据权利要求12所述的无围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，所述双悬臂梁样品为PMMA材料的样品，所述步骤S10中，使用激光切割。
17.一种有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，采用权利要求6或者7所述的水力裂缝观测的实验装置，所述实验方法包括：
步骤P10，制备双悬臂梁样品；
步骤P20，将所述双悬臂梁样品安装到所述第一夹持板和所述第二夹持板之间，所述双悬臂梁样品的设置所述预置裂缝的一侧与所述第一夹持板的连接所述端部紧固块的一侧相对齐；
步骤P30，向所述预置裂缝预注入压裂液流体；
步骤P40，将所述第一夹持板和所述第二夹持板装入所述围压加载框架，安装所述纵向加载螺丝和所述横向加载螺丝；
步骤P50，安装所述端部紧固块；
步骤P60，旋进所述纵向加载螺丝进行纵向加载，旋进所述横向加载螺丝进行横向加载；
步骤P70，通过液压管线，将液压泵注系统与所述注液孔连接；
步骤P80，通过所述液压泵注系统注入液体加压，将所述双悬臂梁样品压裂，记录压力-时间曲线、和破裂压力σ。
18.根据权利要求17所述的有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，计算所述双悬臂梁样品的断裂韧性K：
Figure FDA0002508548120000041
其中，a为预置裂缝的长度，h为预置裂缝距所述双悬臂梁样品的侧壁的距离。
19.根据权利要求17所述的有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，还包括：
步骤P90，将所述实验装置放置于光学显微镜下，对所述双悬臂梁样品进行连续拍摄；
步骤P100，对所述步骤P90所拍摄的图片进行数字图像处理；
其中，所述步骤P90在所述步骤P80之前开始实施，并在实施所述步骤P80的同时实施所述步骤P90。
20.根据权利要求17所述的有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，所述双悬臂梁样品为岩石样品，所述步骤P10中，使用线切割工具进行切割，切割时钢丝的往复频率为8Hz～12Hz。
21.根据权利要求17所述的有围压条件下的水力裂缝观测的实验方法，其特征在于，所述双悬臂梁样品为PMMA材料的样品，所述步骤P10中，使用激光切割。
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Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4152941A (en) * 1978-05-08 1979-05-08 Terra Tek, Inc. Process for measuring the fracture toughness of rock under simulated down-hole stress conditions
CN101354355A (zh) * 2008-08-22 2009-01-28 重庆大学 一种含瓦斯煤岩细观力学试验系统
CN202330171U (zh) * 2011-11-28 2012-07-11 东北石油大学 吸液泥页岩固-气耦合岩体细观力学特性实验装置
CN103018099A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 合肥工业大学 材料试件的简易可控围压装备
CN103196746A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 山东大学 用于岩土工程试块假三轴蠕变的新型装置及其使用方法
CN103266888A (zh) * 2013-05-21 2013-08-28 中国石油大学(华东) 可视化压裂模拟实验系统及方法
CN103485759A (zh) * 2013-09-10 2014-01-01 中国石油大学(北京) 油气井水力压裂裂缝扩展可视化实验方法及其装置
US20140352949A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Conocophillips Company Integrating rock ductility with fracture propagation mechanics for hydraulic fracture design
CN104807702A (zh) * 2015-04-15 2015-07-29 陈琳 一种煤岩体水力压裂起裂行为的实验测试方法
CN206161565U (zh) * 2016-09-26 2017-05-10 中国石油天然气股份有限公司 一种泥页岩裂缝研究装置
CN107621408A (zh) * 2017-08-29 2018-01-23 南京航空航天大学 一种纤维金属层板i型层间断裂韧性gic的评价测试方法及装置
CN107701160A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 中国石油大学(华东) 模拟水力压裂裂缝和天然裂缝扩展影响的实验装置及方法
CN108020463A (zh) * 2017-05-25 2018-05-11 南京航空航天大学 一种用于测试增强塑料层间剪切强度的夹具
CN108333045A (zh) * 2018-01-11 2018-07-27 中国石油大学(北京) 一种能够诱导本征尖锐裂缝的双悬臂梁断裂韧性测试方法
CN108386177A (zh) * 2018-04-17 2018-08-10 东营市鼎晟宸宇油气科技有限公司 一种三维多层多井压裂支撑裂缝实时监测实验系统与方法
CN108952659A (zh) * 2018-07-11 2018-12-07 中国石油大学(北京) 可视化超临界二氧化碳压裂物理模拟试验方法
CN108952698A (zh) * 2018-07-10 2018-12-07 中国石油大学(北京) 裂缝剪切滑移量测量方法
CN109238859A (zh) * 2018-09-19 2019-01-18 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置
CN110487647A (zh) * 2019-07-23 2019-11-22 中南大学 一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法
CN210033420U (zh) * 2019-05-26 2020-02-07 西南石油大学 一种模拟页岩地层压裂造缝实验装置
CN110984942A (zh) * 2019-11-18 2020-04-10 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种动态模拟页岩压裂缝网可视化实验装置

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4152941A (en) * 1978-05-08 1979-05-08 Terra Tek, Inc. Process for measuring the fracture toughness of rock under simulated down-hole stress conditions
CN101354355A (zh) * 2008-08-22 2009-01-28 重庆大学 一种含瓦斯煤岩细观力学试验系统
CN202330171U (zh) * 2011-11-28 2012-07-11 东北石油大学 吸液泥页岩固-气耦合岩体细观力学特性实验装置
CN103018099A (zh) * 2012-12-31 2013-04-03 合肥工业大学 材料试件的简易可控围压装备
CN103196746A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 山东大学 用于岩土工程试块假三轴蠕变的新型装置及其使用方法
CN103266888A (zh) * 2013-05-21 2013-08-28 中国石油大学(华东) 可视化压裂模拟实验系统及方法
US20140352949A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Conocophillips Company Integrating rock ductility with fracture propagation mechanics for hydraulic fracture design
CN103485759A (zh) * 2013-09-10 2014-01-01 中国石油大学(北京) 油气井水力压裂裂缝扩展可视化实验方法及其装置
CN104807702A (zh) * 2015-04-15 2015-07-29 陈琳 一种煤岩体水力压裂起裂行为的实验测试方法
CN206161565U (zh) * 2016-09-26 2017-05-10 中国石油天然气股份有限公司 一种泥页岩裂缝研究装置
CN108020463A (zh) * 2017-05-25 2018-05-11 南京航空航天大学 一种用于测试增强塑料层间剪切强度的夹具
CN107621408A (zh) * 2017-08-29 2018-01-23 南京航空航天大学 一种纤维金属层板i型层间断裂韧性gic的评价测试方法及装置
CN107701160A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 中国石油大学(华东) 模拟水力压裂裂缝和天然裂缝扩展影响的实验装置及方法
CN108333045A (zh) * 2018-01-11 2018-07-27 中国石油大学(北京) 一种能够诱导本征尖锐裂缝的双悬臂梁断裂韧性测试方法
CN108386177A (zh) * 2018-04-17 2018-08-10 东营市鼎晟宸宇油气科技有限公司 一种三维多层多井压裂支撑裂缝实时监测实验系统与方法
CN108952698A (zh) * 2018-07-10 2018-12-07 中国石油大学(北京) 裂缝剪切滑移量测量方法
CN108952659A (zh) * 2018-07-11 2018-12-07 中国石油大学(北京) 可视化超临界二氧化碳压裂物理模拟试验方法
CN109238859A (zh) * 2018-09-19 2019-01-18 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种多裂缝三维空间诱导应力测试装置
CN210033420U (zh) * 2019-05-26 2020-02-07 西南石油大学 一种模拟页岩地层压裂造缝实验装置
CN110487647A (zh) * 2019-07-23 2019-11-22 中南大学 一种简易式落锤冲击试验围压加载装置及实验方法
CN110984942A (zh) * 2019-11-18 2020-04-10 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种动态模拟页岩压裂缝网可视化实验装置

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINGNAN DONG, ET, AL: "Experimental and Theoretical Study on Dynamic Hydraulic Fracture", ENERGIES, vol. 12, no. 3, pages 1 - 22 *
张景轩等: "硬脆性页岩断裂韧性二维数值模拟研究", 复杂油气藏, vol. 12, no. 01, pages 73 - 80 *
王迪等: "考虑毛细管力的页岩储层压裂缝网扩展研究", 中国科学:物理学 力学 天文学, vol. 47, no. 11, pages 66 - 77 *
薛云飞等: "室内水压致裂法测定岩石的断裂韧性", 大庆石油地质与开发, no. 05, pages 37 - 39 *
郭保华;: "单孔岩样水压致裂的数值分析", 岩土力学, vol. 31, no. 06, pages 1965 - 1970 *
陈勉等: "围压条件下岩石断裂韧性的实验研究", 力学与实践, no. 04, pages 32 - 35 *

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