CN114293964A - 一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本文涉及油气田开发工程领域，尤其涉及一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法。系统包括，岩样放置装置，用于放置岩样；围压控制装置，用于对岩样施加设定的围压；裂缝成像装置，用于获取岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；压裂液注入装置，用于向岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，以在岩样内形成裂缝；应力测量装置，用于测量岩样内部的应力值；处理装置，用于根据裂缝的形态、裂缝数量和应力值计算岩样的应力场主动利用系数，并根据应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价空间应力场的主动利用效果。通过本文实施例，实现了在实验室条件下建立一套定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的系统。

Description

一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法
技术领域
本文涉及油气田开发工程领域，尤其涉及一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法。
背景技术
致密油气藏普遍具有低孔低渗特征。在开发过程中需要使用大规模水力压裂技术造成大规模人工缝网，进而增加基质导流能力，达到提高资源利用率和采收率的目的，最终实现高效开发。在水力压裂过程中需要将大量的压裂液及支撑剂在短时间内注入岩层，进而改岩层应力状态和造成岩石破裂，最终形成连通的缝网结构。同时大量注入的压裂液及支撑剂会在裂缝周围产生诱导应力。在多口井进行同步压裂或者拉链式压裂时，各个裂缝产生的诱导应力会互相叠加，形成复杂的空间应力。但是井间干扰对开发不一定是负面的，在立体开发条件下通过布置立体井网和交错布缝，使得井间干扰“变被动为主动”，利用井间诱导应力场造复杂缝，进而提高井间动用程度和采收率。
现有技术大多通过人工经验对油气田现场的施工情况进行分析，估计现场水力压裂施工方案的采收效果，但人工经验只能对已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果。
现在亟需一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统，从而解决只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题。
发明内容
为解决现有技术中只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题，本文实施例提供了一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统及方法，能够在实验室条件下建立一套定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的系统，并能够通过改变压裂参数重复实验，优选压裂参数组合，提取主控因素，确定立体井网空间应力场主动利用效果最好的压裂方案，解决了只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题。
为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
一方面，本文实施例提供了一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统，包括，
岩样放置装置，用于放置岩样，所述岩样内设置有多个井筒，所述井筒内设置有多个射孔，任意相邻两个所述井筒内的所述射孔在所述岩样的水平方向和竖直方向上交错放置；
围压控制装置，用于对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
裂缝成像装置，用于获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
压裂液注入装置，与所述岩样的井筒的一端连接，用于向所述岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，以在所述岩样内形成裂缝；
应力测量装置，用于在所述压裂液注入装置向所述井筒的射孔内注入所述压裂液的过程中测量所述岩样内部的应力值；
处理装置，用于根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数，并根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
进一步地，所述射孔上设有阀门，所述压裂液注入装置进一步包括压裂液注入泵、流量切换控制单元、井筒压力平衡单元和流量注入控制单元；
所述压裂液注入泵与所述流量切换控制单元的第一端连接，所述流量切换控制单元的第二端与所述岩样的所有井筒的首端连接，所述岩样的所有井筒的尾端与所述井筒压力平衡单元连接；
所述压裂液注入泵用于通过所述流量切换控制单元按照预定的顺序向所述岩样的所有井筒的首端注入所述压裂液；
所述流量切换控制单元用于控制所述压裂液的流量、所述压裂液注入所述岩样的井筒的顺序；
所述流量注入控制单元用于控制所述射孔上的阀门的开启或闭合，从而控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序；
所述流量注入控制单元用于控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序；
所述井筒压力平衡单元用于控制所述岩样的各井筒尾端的连通情况，以平衡所述岩样的各井筒内部的压力。
进一步地，所述应力测量装置进一步包括设置在所述岩样内部的多个应力传感器；
所述应力传感器用于测量所述岩样内部各点的应力值。
进一步地，所述岩样放置装置还包括注水阀门和排水阀门，所述注水阀门和所述压裂液注入装置连接；
所述压裂液注入装置进一步用于通过所述注水阀门向所述岩样放置装置内部注入压裂液，以使所述岩样浸泡在所述压裂液中；
所述排水阀门用于将所述岩样放置装置内部的所述压裂液排出。
进一步地，所述系统还包括真空泵，所述岩样放置装置还包括真空泵阀门；
所述真空泵位于所述岩样放置装置的外部并与所述岩样放置装置的真空泵阀门连接；
所述真空泵用于当所述压裂液的液面高于所述岩样的上表面后，通过所述真空泵阀门抽出所述岩样放置装置内部的气体。
进一步地，所述系统进一步包括温度控制装置；
所述温度控制装置用于调节所述岩样放置装置内部的温度。
另一方面，本文实施例还提供了一种利用上述所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，包括，
将所述岩样放置在所述岩样放置装置中；
通过所述围压控制装置对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
按照压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样放置装置中的所述岩样的井筒中的射孔内注入所述压裂液，以使所述岩样内部形成裂缝，所述压裂方案包括向每个所述射孔内注入所述压裂液的起始时刻以及向每个所述射孔内注入所述压裂液的流量随时间的变化曲线；
通过所述裂缝成像装置获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
通过所述应力测量装置测量所述岩样内部的应力值；
根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数；
根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
进一步地，所述裂缝形态进一步包括裂缝面积和裂缝的迂曲度；
根据所述裂缝的形态和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数的公式为，
Figure BDA0003446493220000041
其中，Qj表示根据所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的第j次实验计算的所述应力场主动利用系数，nj表示所述j次实验在所述岩样上产生的裂缝数量，
Figure BDA0003446493220000042
表示所述第j次实验结束后，所述应力测量装置对所述岩样内部的多个位置进行测量得到的应力值的平均值，Si,j表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的裂缝面积，τi,j表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的迂曲度，
Figure BDA0003446493220000043
表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中，第i条裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角，j＝1表示通过所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的背景实验；
在所述背景实验中，包括：
S1、按照所述背景实验的压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样的一个井筒中按照所述射孔与所述压裂液注入装置的距离由远至近的顺序依次向该井筒的所述多个射孔中注入所述压裂液；
S2、当该井筒的全部射孔均注入压裂液完成后，更换另一个井筒重复步骤S1，直至所述岩样的全部井筒的全部射孔均完成注入所述压裂液，得到所述背景实验在所述岩样上产生的裂缝数量n1、所述岩样内部的多个位置的应力值的平均值
Figure BDA0003446493220000045
、所述岩样内各裂缝的裂缝面积Si,1和迂曲度τi,1、所述岩样内各裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角
Figure BDA0003446493220000044
进一步地，计算裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角的步骤包括，
将所述裂缝在所述岩样的纵向上分割成N段，得到N+1个水平面，每个水平面与所述裂缝的缝面相交形成一条裂缝曲线；
分别计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角；
根据所述裂缝曲线的数量，计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角之和的平均值，将所述夹角之和的平均值作为所述裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角。
进一步地，计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角的步骤包括，
通过公式
Figure BDA0003446493220000051
在所述裂缝曲线的极坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，其中，
Figure BDA0003446493220000052
表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，L表示所述裂缝曲线的长度，ρ(θ)为所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的表征，θ表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述极坐标系下的角度坐标，
Figure BDA0003446493220000053
表示对函数ρ(θ)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分，
Figure BDA0003446493220000054
θ_start、θ_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的起始点和终止点的角度坐标；或，
通过公式
Figure BDA0003446493220000055
在所述裂缝曲线的平面直角坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，其中，
Figure BDA0003446493220000056
表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，L表示所述裂缝曲线的长度，f(x)为所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的表征，x表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述平面直角坐标系下的横坐标，∫Lf(s)ds表示对函数f(x)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分，
Figure BDA0003446493220000057
x_start、x_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的起始点和终止点的横坐标；
所述裂缝曲线的路径上的任意一点满足
Figure BDA0003446493220000061
其中θuni表示所述裂缝曲线的路径上某一点的水平最大主应力方向。
另一方面，本文实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器、以及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法。
最后，本文实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被计算机设备的处理器运行时，执行上述的方法。
利用本文实施例，在岩样内设置多个井筒，并在井筒内设置多个射孔，将岩样放置在岩样放置装置内，然后通过围压控制装置对岩样放置装置内的岩样施加设定的围压，以模拟岩样在实际地层中的原始地应力场，然后通过压裂液注入装置向岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，在岩样内形成裂缝，并通过裂缝成像装置获取岩样内裂缝的形态，通过应力测量装置测量岩样内部的应力值，最后处理装置根据岩样内的裂缝形态、裂缝数量和岩样内部的应力值计算岩样的应力场主动利用系数，最后根据应力场主动利用系数和预设的主动利用系数门限值定量评价空间应力场的主动利用效果。实现了在实验室条件下建立一套定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的系统，并能够通过改变压裂参数重复实验，优选压裂参数组合，提取主控因素，确定立体井网空间应力场主动利用效果最好的压裂方案，解决了只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题，并且能够协助优选立体井网空间应力场主动利用效果较好的压裂设计参数，为致密储层高效开发提供支持。
附图说明
为了更清楚地说明本文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文的一些实施例，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所示为本文实施例一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统的结构示意图；
图2所示为本文实施例同一岩样内任意相邻的两个井筒内的射孔在该岩样的水平方向和竖直方向上交错放置的结构示意图；
图3所示为本文实施例一种室内评价空间应力场主动利用效果的方法的流程图；
图4所示为本文实施例计算裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角的过程；
图5所示为本文实施例室内评价空间应力场主动利用效果的方法的流程示意图；
图6所示为本文实施例计算机设备的结构示意图。
【附图标记说明】：
101、岩样放置装置；
1011、注水阀门；
1012、排水阀门；
1013、真空泵阀门；
102、围压控制装置；
103、裂缝成像装置；
104、压裂液注入装置；
1041、压裂液注入泵；
1042、流量切换控制单元；
1043、井筒压力平衡单元；
1044、流量注入控制单元；
105、应力测量装置；
1051、应力传感器；
106、处理装置；
107、岩样；
1071、井筒；
1072、射孔；
108、真空泵；
109、温度控制装置；
601、计算机设备；
602、处理器；
603、存储器；
604、驱动机构；
605、输入/输出模块；
606、输入设备；
607、输出设备；
608、呈现设备；
609、图形用户接口；
610、网络接口；
611、通信链路；
612、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本文实施例中的附图，对本文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文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，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，都属于本文保护的范围。
需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示为本文实施例一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统的结构示意图，包括：岩样放置装置101、围压控制装置102、裂缝成像装置103、压裂液注入装置104、应力测量装置105以及处理装置106，具体地，
岩样放置装置101，用于放置岩样107，所述岩样107内设置有多个井筒1071，所述井筒1071内设置有多个射孔1072，任意相邻两个所述井筒1071内的所述射孔1072在所述岩样107的水平方向和竖直方向上交错放置；
围压控制装置102，用于对所述岩样放置装置101中的所述岩样107施加设定的围压，形成所述岩样107在实际地层中的原始地应力场；
裂缝成像装置103，用于获取所述岩样107内部的裂缝的形态和裂缝数量；
压裂液注入装置104，与所述岩样107的井筒1071的一端连接，用于向所述岩样107的井筒1071中的射孔1072内注入压裂液，以在所述岩样107内形成裂缝；
应力测量装置105，用于在所述压裂液注入装置向所述井筒1071的射孔1072内注入所述压裂液的过程中测量所述岩样107内部的应力值；
处理装置106，用于根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样107的应力场主动利用系数，并根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
通过本文实施例所提供的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，在岩样107内设置多个井筒1071，并在井筒1071内设置多个射孔1072，将岩样107放置在岩样放置装置101内，然后通过围压控制装置102对岩样放置装置101内的岩样107施加设定的围压，以模拟岩样107在实际地层中的原始地应力场，然后通过压裂液注入装置104向岩样107的井筒1071中的射孔1072内注入压裂液，在岩样107内形成裂缝，并通过裂缝成像装置103获取岩样107内裂缝的形态，通过应力测量装置105测量岩样107内部的应力值，最后处理装置106根据岩样107内的裂缝形态、裂缝数量和岩样107内部的应力值计算岩样的应力场主动利用系数，最后根据应力场主动利用系数和预设的主动利用系数门限值定量评价空间应力场的主动利用效果。实现了在实验室条件下建立一套定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的系统，并能够通过改变压裂参数重复实验，优选压裂参数组合，提取主控因素，确定立体井网空间应力场主动利用效果最好的压裂方案，解决了只能通过人工经验对油气田现场中已经进行水力压裂的井筒的采收效果进行估计，不能在室内客观量化地评价水力压裂过程所形成的空间应力场的主动利用效果的问题，并且能够协助优选立体井网空间应力场主动利用效果较好的压裂设计参数，为致密储层高效开发提供支持。
在本文实施例中，所述岩样107的形状可以为立方体，由野外露头、人工岩心或井底岩心制成，放置在所述岩样放置装置101的内部，所述岩样放置装置101的内部为封闭腔体，优选地，所述岩样放置装置101的内部封闭腔体的形状为立方体，并所述围压控制装置102可以给岩样107加真三轴应力，裂缝成像装置103可以扫描岩样107的内部裂缝的分布并成像，具体地，裂缝成像装置103可以通过三维CT、发声定位等方式扫描岩样107的内部。
此外，岩样107内的井筒1071内设置有射孔1072，各井筒1071平行并水平贯穿于岩样107，其结构为单层、两层或多层，纵向上相邻两层交错放置，同一岩样107内任意相邻的两个井筒1071内的射孔1072在该岩样107的水平方向和竖直方向上交错放置。示例性地，所述交错放置的方式可以如图2所示，在图2中，A和B表示同一岩样内相邻的两个井筒，平行于井筒A和井筒B的方向为岩样的水平方向，垂直于井筒A和井筒B的方向为岩样的竖直方向，图2中D1、D2、D3为井筒A内的三个射孔所在的位置，D4、D5、D6为井筒B内的三个射孔所在的位置，由图2可以看出，井筒A的射孔所在位置D1、D2、D3和井筒B的射孔D4、D5、D6在水平方向和竖直方向上交错放置。
当压裂液注入装置104向岩样107的井筒1071中的射孔1072内注入压裂液时，会使岩样107内部形成复杂的缝网，其中，所述压裂液可以为去离子水、地层水或压裂液等。应力测量装置105测量在压裂液注入装置104向所述射孔1072内注入压裂液的过程中每个时刻岩样107内部的应力值。裂缝成像装置103对岩样107内的裂缝进行成像，获得裂缝的形态、裂缝数量。处理装置106根据裂缝成像装置103获得的裂缝形态、裂缝数量和应力测量装置105获得的应力值计算岩样107的应力场主动利用系数，应力场主动利用系数是定量评价立体井网空间应力场主动利用效果的重要参数，当其它裂缝诱导应力影响越大，裂缝数目越多，网状成缝潜力区面积越大，应力场主动利用系数越大。主动利用系数门限值可以根据该岩样107所在的地层中单井的压裂状况和开采效率等确定，可选地，首先根据经济生产指标，确定单井最终可采储量，通过获取该地层中邻井的压裂情况计算邻井的空间应力场，并根据空间应力场计算应力场主动利用系数，最后根据应力场主动利用系数和单井最终可采储量确定主动利用系数门限值。当应力场主动利用系数大于预设的主动利用系数门限值时，表示空间应力场主动利用效果达到要求。
根据本文的一个实施例，为了评价不同压裂方案的应力场主动利用效果，继续如图1所示，所述射孔1072上设有阀门(图中未示出)，所述压裂液注入装置104进一步包括压裂液注入泵1041、流量切换控制单元1042、井筒压力平衡单元1043和流量注入控制单元1044；
所述压裂液注入泵1041与所述流量切换控制单元1042的第一端连接，所述流量切换控制单元1042的第二端与所述岩样107中的所有井筒1071的首端连接，所述岩样107的所有井筒1071的尾端与所述井筒压力平衡单元1043连接；
所述压裂液注入泵1041用于通过所述流量切换控制单元1042按照预定的顺序向所述岩样107的所有井筒1071的首端注入所述压裂液；
所述流量切换控制单元1042用于控制所述压裂液的流量、所述压裂液注入所述岩样107的井筒1071的顺序；
所述流量注入控制单元1044用于控制所述射孔1072上的阀门的开启或闭合，从而控制所述压裂液注入所述井筒1071中的射孔1072的顺序；
所述井筒压力平衡单元1043用于控制所述岩样107的各井筒1071尾端的连通情况，以平衡所述岩样107的各井筒1071内部的压力。
在本文实施例中，压裂液注入泵1041通过流量切换控制单元1042向岩样107的井筒1071内注入压裂液，流量切换控制单元1042可以实时地切换注入各井筒1071的压裂液，控制各井筒1071内的流量以及压力，并且流量注入控制单元1044可以控制压裂液注入井筒1071中的射孔1072的顺序。例如，在各射孔1072上设置阀门，流量注入控制单元1044可以控制相应的阀门开启或关闭，从而使得井筒1071内的压裂液注入到相应的射孔1072内，实现同步压裂、拉链式压裂或简单压裂的模拟，其中。井筒压力平衡单元1043能够控制各井筒1071的尾端的连通情况，当多个井筒1071同步压裂时，将进行同步压裂的井筒1071的尾部连通，以实现平衡进行同步压裂的井筒1071内部的压力，当任意两个以上井筒1071进行除了同步压裂之外的其他压裂方案时，关闭对应井筒1071尾部的连通。
具体地，当模拟同步压裂时，井筒压力平衡单元1043控制同步压裂的所有井筒1071尾部阀门打开且相互连通，平衡各井筒1071内部的压力，流量切换控制单元1042和流量注入控制单元控制压裂液向不同的井筒1071的射孔1072同时注入压裂液进行压裂，即按照射孔1072与流量切换控制单元由远至近的顺序向各井筒1071的各射孔1072内同时注入压裂液。示例性地，继续如图2所示，井筒A和井筒B的右端连接流量切换控制单元，井筒A和井筒B的左端连接井筒压力平衡单元，因此，当模拟同步压裂时，压裂液注入的顺序为：D1+D4,D2+D5,D3+D6，其中“+”表示两个射孔同时注入压裂液。
当模拟拉链式压裂时，井筒压力平衡单元1043控制同步压裂的所有井筒1071尾部阀门关闭，使得各井筒1071相互不连通，流量切换控制单元1042和流量注入控制单元控制压裂液向不同的井筒1071的不同射孔1072分别注入压裂液进行压裂，即首先向某井筒的距离流量切换控制单元最远的射孔内注入压裂液，然后更换另一井筒，向另一井筒的距离流量切换控制单元最远的射孔内注入压裂液，当所有井筒的距离流量切换控制单元最远的射孔均已完成注入压裂液后，回到首次注入压裂液的井筒，向该井筒的距离流量切换控制单元次远的射孔内注入压裂液，依次类推，直至所有井筒的所有射孔均完成注入压裂液。示例性地，继续如图2所示，当模拟拉链式压裂时，压裂液注入的顺序为：D1,D4,D2,D5,D3,D6。
当模拟简单压裂时，井筒压力平衡单元1043控制同步压裂的所有井筒1071尾部阀门关闭，使得各井筒1071相互不连通，流量切换控制单元1042和流量注入控制单元控制压裂液向不同的井筒1071的不同射孔1072分别注入压裂液进行压裂，即按照射孔与压裂液注入装置的距离由远至近的顺序依次向该井筒的所述多个射孔中注入所述压裂液，当该井筒的全部射孔均注入压裂液完成后，更换另一个井筒重复上述步骤，直至所有井筒的所有射孔均完成注入压裂液。示例性地，继续如图2所示，当模拟简单压裂时，压裂液注入的顺序为：D1,D2,D3,D4,D5,D6。
根据本文的一个实施例，为了获得更精确的应力值，所述应力测量装置105进一步包括设置在所述岩样内部的多个应力传感器1051；
所述应力传感器1051用于测量所述岩样107内部各点的应力值。
根据本文的一个实施例，为了进一步地模拟实际地层的液体饱和度，从而使得在室内实验室评价应力场主动利用效果更接近于实际工程现场，所述岩样放置装置101还包括注水阀门1011和排水阀门1012，所述注水阀门1011和所述压裂液注入装置104连接；
所述压裂液注入装置104进一步用于通过所述注水阀门1011向所述岩样放置装置101内部注入压裂液，以使所述岩样107浸泡在所述压裂液中；
所述排水阀门1012用于将所述岩样放置装置101内部的所述压裂液排出。
在本文实施例中，压裂液注入装置104可以通过注水阀门1011将压裂液注入岩样放置装置101内，用于给岩样107制造饱和度，使得岩样107的饱和度更接近于实际地层。具体地，可以首先将岩样107放置在岩样放置装置101内，并打开注水阀门1011和排水阀门1012，压裂液注入装置104通过注水阀门1011向岩样放置装置101内注入压裂液，然后压裂液从排水阀门1012排除，以去除岩样107内的杂质和岩石碎渣，从而提高计算精确度，当排水阀门1012排除的液体不含有杂质和/或岩石碎渣后，关闭排水阀门1012，当压裂液的液面高于岩样107的上表面后，停止压裂液注入装置104向岩样放置装置101中注入压裂液，并关闭注水阀门1011，以使岩样107饱和。
需要说明的是，也可以通过其他液体注入装置向岩样放置装置101内注入压裂液，本说明书实施例不做限制。
根据本文的一个实施例，为了加快岩样107的饱和，本文实施例所提供的室内评价空间应力场主动利用效果的系统还包括真空泵108，所述岩样放置装置101还包括真空泵阀门1013；
所述真空泵108位于所述岩样放置装置101的外部并与所述岩样放置装置101的真空泵阀门1013连接；
所述真空泵108用于当所述压裂液的液面高于所述岩样的上表面后，通过所述真空泵阀门1013抽出所述岩样放置装置101内部的气体。
在本文实施例中，岩样放置装置101内部空间是封闭的，当通过真空泵108将岩样放置装置101内的空气抽出时，压裂液的液面上方的气体由于被抽出而压力降低，由于压裂液的可压缩性低，且岩样放置装置101内部的气-固体整体系数的压力降低，液面上方气体压力的下降将传递到岩样107内部的空间中，使岩样107内部的气体体积膨胀，进而冒出岩样107表面，同时受浮力作用向上移动直至露出液面，被真空泵108抽出岩样放置装置101的腔体，一段时间后，关闭真空泵108恢复常压，岩样107内部的气体压力恢复常压，体积收缩，气体收缩的体积使压裂液能够进入岩样107更深部的孔隙，整体上加快了岩样107的饱和速度，缩短了岩样107饱和的实验时间。在上述过程中，岩样107与压裂液之间有自发渗吸的效应，压裂液进入岩样107内部的更深部的孔隙中后，压裂液受毛管力和岩样107中的吸水粘土矿物的共同影响，能够自发进入岩样107更细小的内部孔隙中。同样也宏观上加速了岩样107的饱和速度。
根据本文的一个实施例，为了进一步地模拟实际地层的温度，从而使得在室内实验室评价应力场主动利用效果更接近于实际工程现场，本文实施例的室内评价空间应力场主动利用效果的系统还包括温度控制装置109；
所述温度控制装置109用于调节所述岩样放置装置101内部的温度。
在本文实施例中，温度控制装置109可以使得岩样放置装置101内的岩样107的温度更接近于实际地层，从而提高计算精确度。
需要说明的是，还可以分别在饱和度不同/温度不同/注入速率不同/围压不同/岩样浸泡时间不同，其余参数都相同的条件下，通过上述系统进行实验，得到每次实验的最终的空间裂缝形态以及空间应力场分布，可得到不同参数对应力场主动利用系数的影响，本说明书实施例不做限制。
需要说明的是，当评价干岩样的应力场主动利用效果时，可以省略通过注水阀门1011向岩样放置装置101内注入压裂液以及通过真空泵108加速岩样107饱和的过程。
基于同一发明构思，本文实施例还提供了一种利用如图1所示的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，能够在实验室条件下评价立体井网空间应力场的主动利用效果。图3所示为本文实施例一种室内评价空间应力场主动利用效果的方法的流程图。在本图中描述了在实验室条件下定量评价应力场主动利用效果的过程，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或装置产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。具体的如图3所示，所述方法可以包括：
步骤301：将所述岩样放置在所述岩样放置装置中；
步骤302：通过所述围压控制装置对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
步骤303：按照压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样放置装置中的所述岩样的井筒中的射孔内注入所述压裂液，以使所述岩样内部形成裂缝，所述压裂方案包括向每个所述射孔内注入所述压裂液的起始时刻以及向每个所述射孔内注入所述压裂液的流量随时间的变化曲线；
步骤304：通过所述裂缝成像装置获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
步骤305：通过所述应力测量装置测量所述岩样内部的应力值；
步骤306：根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数；
步骤307：根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
通过本文实施例所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，实现了在实验室条件下定量评价立体井网空间应力场的主动利用效果。
根据本文的一个实施例，所述裂缝形态进一步包括裂缝面积和裂缝的迂曲度；
根据所述裂缝的形态和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数的公式可以如公式(1)所示，
Figure BDA0003446493220000151
其中，Qj表示根据所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的第j次实验计算的所述应力场主动利用系数，nj表示所述j次实验在所述岩样上产生的裂缝数量，
Figure BDA0003446493220000152
表示所述第j次实验结束后，所述应力测量装置对所述岩样内部的多个位置进行测量得到的应力值的平均值，Si,j表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的裂缝面积，τi,j表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的迂曲度，
Figure BDA0003446493220000153
表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中，第i条裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角，j＝1表示通过所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的背景实验；
在所述背景实验中，包括：
S1、按照所述背景实验的压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样的一个井筒中按照所述射孔与所述压裂液注入装置的距离由远至近的顺序依次向该井筒的所述多个射孔中注入所述压裂液；
S2、当该井筒的全部射孔均注入压裂液完成后，更换另一个井筒重复步骤S1，直至所述岩样的全部井筒的全部射孔均完成注入所述压裂液，得到所述背景实验在所述岩样上产生的裂缝数量n1、所述岩样内部的多个位置的应力值的平均值
Figure BDA0003446493220000154
所述岩样内各裂缝的裂缝面积Si,1和迂曲度τi,1、所述岩样内各裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角
Figure BDA0003446493220000155
在本文实施例中，原始地应力场可以通过围压控制装置102直接得出，裂缝数量、每条裂缝的裂缝面积、迂曲度以及缝面与原始地应力场最大水平主应力方向的平均夹角可以通过裂缝成像装置103记录的最终时刻岩样107内的裂缝形态的数据直接得出，岩样107内部的多个位置的应力值可以通过应力传感器1051的测量结果得出。
根据本文的一个实施例，如图4所示，计算裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角的步骤包括，
步骤401：将所述裂缝在所述岩样的纵向上分割成N段，得到N+1个水平面，每个水平面与所述裂缝的缝面相交形成一条裂缝曲线；
步骤402：分别计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角；
步骤403：根据所述裂缝曲线的数量，计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角之和的平均值，将所述夹角之和的平均值作为所述裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角。
根据本文的一个实施例，计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角的步骤包括，
通过公式(2)，
Figure BDA0003446493220000161
在所述裂缝曲线的极坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，其中，
Figure BDA0003446493220000162
表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，L表示所述裂缝曲线的长度，ρ(θ)为所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的表征，θ表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述极坐标系下的角度坐标，
Figure BDA0003446493220000163
表示对函数ρ(θ)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分，
Figure BDA0003446493220000164
θ_start、θ_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的起始点和终止点的角度坐标；或，
通过公式(3)，
Figure BDA0003446493220000165
在所述裂缝曲线的平面直角坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，其中，
Figure BDA0003446493220000171
表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，L表示所述裂缝曲线的长度，f(x)为所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的表征，x表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述平面直角坐标系下的横坐标，∫Lf(s)ds表示对函数f(x)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分，
Figure BDA0003446493220000172
x_start、x_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的起始点和终止点的横坐标；
所述裂缝曲线的路径上的任意一点满足公式(4)
Figure BDA0003446493220000173
其中，θuni表示所述裂缝曲线的路径上某一点的水平最大主应力方向。
在本文实施例中，裂缝曲线的路径上某一点的水平最大主应力方向θuni可以通过本说明书实施例所提供的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的围压控制装置102在所述岩样107上加载的三轴应力直接获得。
如图5所示为本文实施例利用如图1所示的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的室内评价空间应力场主动利用效果的方法的流程示意图，在本图中描述了利用如图1所示的室内评价空间应力场主动利用效果的系统评价空间应力场主动利用效果的步骤。需要说明的是，本图中所描述的步骤和顺序并非本文实施例室内评价空间应力场主动利用效果的唯一步骤和顺序，对本领域技术人员来说，根据本图描述的内容还可以得到其他室内评价空间应力场主动利用效果的步骤和顺序，本说明书实施例不做限制。
具体地，评价空间应力场主动利用效果的步骤包括：
步骤501：对岩样进行预处理；
在本步骤中，首先至少取两块岩样，将岩样加工为相同大小的正方体，并在岩样内部部署多个井筒，在井筒内部署多个水平方向和竖直方向上交错放置的射孔，其中不同岩样的井筒数量、井筒位置、射孔数量、射孔位置等均相同。
步骤502：将岩样放置在岩样放置装置内，搭建实验系统；
在本步骤中，分别将各岩样放置在岩样放置装置中，将压裂液注入泵与流量切换控制单元的第一端连接，流量切换控制单元的第二端与所述岩样中的所有井筒的首端连接，所述岩样的所有井筒的尾端与所述井筒压力平衡单元连接，并将流量注入控制单元与各射孔上的阀门连接。
步骤503：对岩样进行饱和处理；
在本步骤中，打开岩样放置装置上的注水阀门和排水阀门，并通过压裂液注入装置和注水阀门向岩样放置装置内注入压裂液，使岩样被液体浸泡，当排水阀门排除的压裂液不含有杂质和/或岩石碎渣后，关闭排水阀门，当压裂液的页面高于岩样的上表面后，停止压裂液注入装置向岩样放置装置中注水，并关闭注水阀门，打开真空泵阀门，通过真空泵将岩样放置装置中的空气抽出，以加快岩样的饱和，以使饱和度和实际目标地层的饱和度相同。需要说明的是，若对干岩样进行评价应力场主动利用效果时，跳过步骤503。
步骤504：对岩样进行温度处理；
在本步骤中，通过温度控制装置控制岩样的温度和实际目标地层温度相同。
步骤505：向岩样施加设定的围压；
在本步骤中，通过围压控制装置向岩样施加设定的围压，以使岩样的原始地应力场和实际目标地层的原始地应力场相同。
步骤506：按照压裂方案对岩样进行压裂；
在本步骤中，首先对其中一个岩样进行本说明书实施例所述的背景实验，得到所述背景实验在所述岩样上产生的裂缝数量、所述岩样内部的多个位置的应力值的平均值、所述岩样内各裂缝的裂缝面积和迂曲度、所述岩样内各裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角。然后其余岩样进行其他的压裂方案，例如同步压裂或拉链式压裂。需要说明的是，背景实验的压裂方式与本说明书实施例所述的简单压裂的压裂方式相同。
步骤507：压裂完成后，计算应力场主动利用系数；
在本步骤中，当压裂完成后，通过本说明书公式(1)至公式(4)计算其余岩样根据各自的压裂方案进行压裂的主动利用系数。
步骤508：定量评价该压裂方案下的应力场主动利用效果。
在本步骤中，根据应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价各压裂方案的空间应力场的主动利用效果。
如图6所示为本文实施例计算机设备的结构示意图，本文中的处理装置106可以为本实施例中的计算机设备，执行上述本文的方法。计算机设备601可以包括一个或多个处理器602，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备601还可以包括任何存储器603，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储器603可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示计算机设备601的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器602执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，计算机设备601可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备601还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构604，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。
计算机设备601还可以包括输入/输出模块605(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备606)和用于提供各种输出(经由输出设备607)。一个具体输出机构可以包括呈现设备608和相关联的图形用户接口(GUI)609。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块605(I/O)、输入设备606以及输出设备607，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备601还可以包括一个或多个网络接口610，其用于经由一个或多个通信链路611与其他设备交换数据。一个或多个通信总线612将上文所描述的部件耦合在一起。
通信链路611可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路611可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。
对应于图3至图5中的方法，本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述步骤。
本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行如图3至图5所示的方法。
应理解，在本文的各种实施例中，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，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。
还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置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，例如多个单元或组件可以结合或者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、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者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者全部单元来实现本文实施例方案的目的。
另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是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，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，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，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或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计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (10)

1.一种室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，包括，
岩样放置装置，用于放置岩样，所述岩样内设置有多个井筒，所述井筒内设置有多个射孔，任意相邻两个所述井筒内的所述射孔在所述岩样的水平方向和竖直方向上交错放置；
围压控制装置，用于对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
裂缝成像装置，用于获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
压裂液注入装置，与所述岩样的井筒的一端连接，用于向所述岩样的井筒中的射孔内注入压裂液，以在所述岩样内形成裂缝；
应力测量装置，用于在所述压裂液注入装置向所述井筒的射孔内注入所述压裂液的过程中测量所述岩样内部的应力值；
处理装置，用于根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数，并根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
2.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述射孔上设有阀门，所述压裂液注入装置进一步包括压裂液注入泵、流量切换控制单元、井筒压力平衡单元和流量注入控制单元；
所述压裂液注入泵与所述流量切换控制单元的第一端连接，所述流量切换控制单元的第二端与所述岩样的所有井筒的首端连接，所述岩样的所有井筒的尾端与所述井筒压力平衡单元连接，所述流量注入控制单元与所述射孔上的阀门连接；
所述压裂液注入泵用于通过所述流量切换控制单元按照预定的顺序向所述岩样的所有井筒的首端注入所述压裂液；
所述流量切换控制单元用于控制所述压裂液的流量、所述压裂液注入所述岩样的井筒的顺序；
所述流量注入控制单元用于控制所述射孔上的阀门的开启或闭合，从而控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序；
所述井筒压力平衡单元用于控制所述岩样的各井筒尾端的连通情况，以平衡所述岩样的各井筒内部的压力。
3.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述应力测量装置进一步包括设置在所述岩样内部的多个应力传感器；
所述应力传感器用于测量所述岩样内部各点的应力值。
4.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述岩样放置装置还包括注水阀门和排水阀门，所述注水阀门和所述压裂液注入装置连接；
所述压裂液注入装置进一步用于通过所述注水阀门向所述岩样放置装置内部注入压裂液，以使所述岩样浸泡在所述压裂液中；
所述排水阀门用于将所述岩样放置装置内部的所述压裂液排出。
5.根据权利要求4所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述系统还包括真空泵，所述岩样放置装置还包括真空泵阀门；
所述真空泵位于所述岩样放置装置的外部并与所述岩样放置装置的真空泵阀门连接；
所述真空泵用于当所述压裂液的液面高于所述岩样的上表面后，通过所述真空泵阀门抽出所述岩样放置装置内部的气体。
6.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统，其特征在于，所述系统进一步包括温度控制装置；
所述温度控制装置用于调节所述岩样放置装置内部的温度。
7.一种利用权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的系统的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，其特征在于，所述方法包括，
将所述岩样放置在所述岩样放置装置中；
通过所述围压控制装置对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压，形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场；
按照压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样放置装置中的所述岩样的井筒中的射孔内注入所述压裂液，以使所述岩样内部形成裂缝，所述压裂方案包括向每个所述射孔内注入所述压裂液的起始时刻以及向每个所述射孔内注入所述压裂液的流量随时间的变化曲线；
通过所述裂缝成像装置获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量；
通过所述应力测量装置测量所述岩样内部的应力值；
根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数；
根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
8.根据权利要求7所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，其特征在于，所述裂缝形态进一步包括裂缝面积和裂缝的迂曲度；
根据所述裂缝的形态和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数的公式为，
Figure FDA0003446493210000031
其中，Qj表示根据所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的第j次实验计算的所述应力场主动利用系数，nj表示所述j次实验在所述岩样上产生的裂缝数量，
Figure FDA0003446493210000032
表示所述第j次实验结束后，所述应力测量装置对所述岩样内部的多个位置进行测量得到的应力值的平均值，Si,j表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的裂缝面积，τi,j表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的迂曲度，
Figure FDA0003446493210000033
表示所述第j次实验结束后，在所述岩样内产生的裂缝中，第i条裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角，j＝1表示通过所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的背景实验；
在所述背景实验中，包括：
S1、按照所述背景实验的压裂方案，通过所述压裂液注入装置向所述岩样的一个井筒中按照所述射孔与所述压裂液注入装置的距离由远至近的顺序依次向该井筒的所述多个射孔中注入所述压裂液；
S2、当该井筒的全部射孔均注入压裂液完成后，更换另一个井筒重复步骤S1，直至所述岩样的全部井筒的全部射孔均完成注入所述压裂液，得到所述背景实验在所述岩样上产生的裂缝数量n1、所述岩样内部的多个位置的应力值的平均值
Figure FDA0003446493210000034
所述岩样内各裂缝的裂缝面积Si,1和迂曲度τi,1、所述岩样内各裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角
Figure FDA0003446493210000041
9.根据权利要求8所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，其特征在于，计算裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角的步骤包括，
将所述裂缝在所述岩样的纵向上分割成N段，得到N+1个水平面，每个水平面与所述裂缝的缝面相交形成一条裂缝曲线；
分别计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角；
根据所述裂缝曲线的数量，计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角之和的平均值，将所述夹角之和的平均值作为所述裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角。
10.根据权利要求9所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法，其特征在于，计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角的步骤包括，
通过公式
Figure FDA0003446493210000042
在所述裂缝曲线的极坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，其中，
Figure FDA0003446493210000043
表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，L表示所述裂缝曲线的长度，ρ(θ)为所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的表征，θ表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述极坐标系下的角度坐标，
Figure FDA0003446493210000044
表示对函数ρ(θ)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分，
Figure FDA0003446493210000045
θ_start、θ_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的起始点和终止点的角度坐标；或，
通过公式
Figure FDA0003446493210000046
在所述裂缝曲线的平面直角坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，其中，
Figure FDA0003446493210000047
表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角，L表示所述裂缝曲线的长度，f(x)为所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的表征，x表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述平面直角坐标系下的横坐标，∫Lf(s)ds表示对函数f(x)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分，
Figure FDA0003446493210000051
x_start、x_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的起始点和终止点的横坐标；
所述裂缝曲线的路径上的任意一点满足
Figure FDA0003446493210000052
其中θuni表示所述裂缝曲线的路径上某一点的水平最大主应力方向。
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