CN114922601A - 一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置及方法，属于页岩油资源原位开发技术领域，该装置包括数据采集处理系统、高温热流体发生器、高压泵注装置和页岩反应釜，高温热流体发生器包括流体发生器、温度控制器和压力控制器，高压泵注装置包括高压恒速注入泵和高压恒速注入泵控制器，页岩反应釜包括釜体本体、釜体外腔盖、岩石反应釜密闭腔体和页岩试样，釜体外腔盖设置于釜体本体的顶部，岩石反应釜密闭腔体内嵌于釜体本体的内部，页岩试样设置于岩石反应釜密闭腔体的内部，釜体外腔盖上设置有模拟井筒，模拟井筒的底端贯穿釜体内腔盖后延伸至页岩试样的内部，模拟井筒的另一端与高压恒速注入泵连通。
Description
技术领域
本发明属于页岩油资源原位开发技术领域，具体而言，涉及一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置及方法。
背景技术
页岩油资源的开发已成为未来能源战略开发的重要接替领域，对于缓解油气供需矛盾、降低石油对外依存度、保障国家能源安全具有重要意义。当前页岩油资源整体上埋藏深度大、基质渗透性差，仍存在油收率普遍较低的问题。近年来，国内外正在攻关的地下原位加热转化开采技术被认为是一项可实现页岩油资源有效动用的开采技术，即对页岩储层进行高温加热，将未转化的有机质干酪根大规模转化为轻质油和天然气、未排出的重烃转化为轻质烃类，并通过高温产生的孔隙和裂缝排出，再利用传统采油工艺从地下开采出来的方法。其中，热流体对流加热是一种有效的页岩油开采方法，由于其油品质量好、采出程度高、安全环保等优点，受到工业界和学术界的广泛关注。
然而，在页岩原位转化开发过程中势必会涉及到页岩岩体在高温下性质变化的问题，高温所造成的温度变化和温度梯度会产生热应力，进而引起裂缝的萌生与扩展。岩石裂纹扩展受热损伤的影响很大，即使稍微改变热力条件，都将直接影响高温高压热流体作用下页岩储层的破裂压力、破裂路径以及最终的裂缝形态。当前已有的数值模拟研究大多将原位转化问题简化求解，与实际地况并不符合，缺少物模实验的验证。通过室内试验研究可以还原实际工程背景中地下原位条件，使用真实的页岩试样，更为直观地观察高温对流热作用下页岩裂缝扩展过程。
因此，需要在高温高压热流体作用下页岩储层微裂纹扩展演化特征研究的基础上，深入研究高温对流热致裂页岩机理和裂缝扩展机制，明确高温高压热流体作用下页岩储层裂缝扩展的主导机理及裂缝形态的变化规律，从而为高温高压热流体加热参数的优化调控提供重要的理论指导。
发明内容
本发明实施例提供了一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置及方法，本装置可以模拟实现地下原位条件，根据实际储层内部条件对真实页岩试样进行高温高压热流体作用致裂页岩实验研究，并对实验过程中的反应釜腔体温度、温度加热速率、三轴围压、高温高压热流体注入压力、注入速率进行实时监测，通过对实验岩样的后处理观察分析，明确影响裂缝形态的主控因素，最终揭示高温高压热流体耦合致裂页岩成缝及裂缝扩展机制，从而为页岩油资源规模效益开发提供理论和技术支撑。
鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：
本发明提供一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，包括数据采集处理系统、高温热流体发生器、高压泵注装置和页岩反应釜，所述高温热流体发生器包括流体发生器、温度控制器和压力控制器，所述温度控制器和所述压力控制器的输出端均与所述流体发生器的输入端电性连接，所述高压泵注装置包括高压恒速注入泵和高压恒速注入泵控制器，所述高压恒速注入泵控制器的输出端与所述高压恒速注入泵的输入端电性连接，所述高压恒速注入泵控制器的输入端与所述数据采集处理系统的输出端电性连接，所述页岩反应釜包括釜体本体、釜体外腔盖、岩石反应釜密闭腔体和页岩试样，所述釜体外腔盖设置于所述釜体本体的顶部，所述岩石反应釜密闭腔体内嵌于所述釜体本体的内部，所述页岩试样设置于所述岩石反应釜密闭腔体的内部，且所述岩石反应釜密闭腔体的内净尺寸与所述页岩试样的外形尺寸相适配，所述岩石反应釜密闭腔体的顶部设置有釜体内腔盖，所述釜体内腔盖上设置有紧固螺栓，所述紧固螺栓与所述岩石反应釜密闭腔体的顶部螺纹连接，所述釜体本体的底部设置有反应釜底座，所述釜体外腔盖上设置有模拟井筒，所述模拟井筒的底端贯穿所述釜体内腔盖后延伸至所述页岩试样的内部，所述模拟井筒的另一端与所述高压恒速注入泵连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述流体发生器的输出端设置有连接管，所述连接管的另一端与所述高压恒速注入泵的进口端连通，所述连接管上设置有进料阀。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高压恒速注入泵的出口端连接有高压泵注入管，所述模拟井筒的顶部设置有丝扣，所述高压泵注入管的另一端与所述丝扣螺纹连接，所述高压泵注入管上设置有注入阀、流压注入检测器和温度注入检测器，所述流压注入检测器和所述温度注入检测器的输出端均与所述数据采集处理系统的输入端电性连接，所述流压注入检测器上设置有第一安全阀。
作为本发明的一种优选技术方案，所述釜体本体的左侧、前侧和底部分别设置有X轴围压加载器、Y轴围压加载器和Z轴围压加载器，所述X轴围压加载器、所述Y轴围压加载器和所述Z轴围压加载器的伸缩端均贯穿所述岩石反应釜密闭腔体的侧壁后与所述页岩试样的表面抵接，所述X轴围压加载器、所述Y轴围压加载器和所述Z轴围压加载器的输出端分别电性连接有X轴围压检测器、Y轴围压检测器和Z轴围压检测器，所述X轴围压检测器上设置有第二安全阀，所述Y轴围压检测器上设置有第三安全阀，所述Z轴围压检测器上设置有第四安全阀，所述X轴围压加载器、所述Y轴围压加载器和所述Z轴围压加载器的输入端与所述数据采集处理系统的输出端电性连接，所述X轴围压检测器、所述Y轴围压检测器和所述Z轴围压检测器的输出端与所述数据采集处理系统的输入端电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述岩石反应釜密闭腔体的内壁设置有反应釜温度控制器和反应釜温度检测器，所述反应釜温度控制器的输入端与所述数据采集处理系统的输出端电性连接，所述反应釜温度检测器的输出端与所述数据采集处理系统的输入端电性连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述数据采集处理系统包括计算机、数据采集模块和数据处理模块，所述计算机用于实验整体的操作与调控，所述数据采集模块用于实时观测实验数据并同步采集予以显示，所述数据处理模块用于实验的最终数据处理导出与存储。
另一方面，一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验方法，包括以下步骤：
S1，试样准备，制作100mm×100mm×100mm标准页岩试样，并使用台钻进行钻孔，将预先加工好的模拟井筒插入页岩试样上的孔中，采用环氧树脂胶进行固定和密封；
S2，装置组装，将安装好模拟井筒的页岩试样放置于岩石反应釜密闭腔体中，依次安装釜体内腔盖和釜体外腔盖，然后将数据采集处理系统、高温热流体发生器、高压泵注装置、页岩反应釜上的阀门、管线进行组装连接；
S3，原位条件模拟，根据实验所需温度、围压在计算机上分别对反应釜温度控制其和反应釜三轴围压加载器进行参数设置，使页岩反应釜模拟实现地下原位条件，通过反应釜温度检测器、反应釜三轴围压检测器连接数据采集模块对反应釜实时实验条件进行监测，并将检测数据传输至数据采集处理系统，数据处理模块记录所有实验数据；
S4，高温热流体发生器参数设置，通过温度控制器和压力控制器设置参数，使流体发生器产生实验所需热流体条件；
S5，高压泵注装置参数设置，通过高压恒速注入泵控制器调节高温高压热流体的注入流速、注入压力，开启高压恒速注入泵注入高温热流体，温度注入检测器对实验过程中的注入温度进行实时监测，流压注入检测器对实验过程中的注入压力进行实时监测，并将检测数据传输至数据采集处理系统，数据处理模块获取压力数据并记录；
S6，实验数据导出，根据数据采集处理系统记录的温度、压力数值，绘制温度数值、压力数值随时间变化曲线，存储并导出数据，进行后处理数据分析；
S7，试样取出，实验完成，卸载三轴围压加载器，关闭反应釜温度控制器、流体发生器和高压恒速注入泵，待页岩试样降温冷却后取出；
S8，试样裂缝扩展分析，观察并分析页岩试样表面形成的明显宏观裂缝，然后通过CT扫描测试得到岩样试样内部裂缝三维空间展布，观察页岩内部裂缝扩展形态。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：针对实验室模拟实现真实页岩油藏地下原位条件下高温高压热流体作用页岩裂缝扩展，构建了数据采集处理系统、高温热流体发生器、高压泵注装置及页岩反应釜，设计了不同岩石特性的页岩岩石试样，实现了地下原位状态下对不同条件高温高压流体致裂页岩裂缝扩展实验，对注入压力、注入排量以及页岩温度进行实时监测、记录和定量分析，通过设置数据采集处理系统实现了对所有实验的操控、监测以及实验数据的导出与存储，通过设置高温热流体发生器实现了对不同性质流体的实时控制和监测，通过设置高压泵注装置实现了对不同条件注入流体的实时控制和监测，通过设置页岩反应釜实现了对页岩所处环境温度、压力的实时控制和监测，本装置价格便宜、占地面积小，且操作方法便捷安全、资源消耗小，可以实现模拟实际页岩储层原位状态，测量数据准确，工程实践性强，是一种实用的原位高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置及实验方法。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1是本发明所公开的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置的结构示意图；
图2是本发明所公开的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验方法的流程示意图；
图3是本发明所公开的流体注入压力随时间变化曲线示意图；
附图标记说明：1、数据采集处理系统；3、高温热流体发生器；4、压力控制器；5、温度控制器；6、流体发生器；8、进料阀；9、连接管；10、高压恒速注入泵控制器；11、高压泵注装置；12、高压恒速注入泵；13、注入阀；14、高压泵注入管；15、流压注入检测器；16、第一安全阀；17、温度注入检测器；18、丝扣；19、模拟井筒；20、釜体外腔盖；21、釜体内腔盖；22、紧固螺栓；23、页岩反应釜；24、X轴围压加载器；25、第二安全阀；26、X轴围压检测器；27、反应釜温度控制器；28、反应釜温度检测器；29、Y轴围压加载器；30、Y轴围压检测器；31、第三安全阀；32、页岩试样；33、岩石反应釜密闭腔体；34、Z轴围压加载器；35、Z轴围压检测器；36、第四安全阀；37、釜体本体；38、反应釜底座。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
参照附图1所示，本发明提供一种技术方案：一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，包括数据采集处理系统1、高温热流体发生器3、高压泵注装置11和页岩反应釜23，高温热流体发生器3包括流体发生器6、温度控制器5和压力控制器4，温度控制器5和压力控制器4的输出端均与流体发生器6的输入端电性连接，温度控制器5用于控制产生实验所需流体温度，压力控制器4与温度控制器5相搭配，用于控制产生实验所需不同性质流体，流体发生器6用于产生制造实验所需流体，高压泵注装置11包括高压恒速注入泵12和高压恒速注入泵控制器10，高压恒速注入泵控制器10的输出端与高压恒速注入泵12的输入端电性连接，高压恒速注入泵控制器10的输入端与数据采集处理系统1的输出端电性连接，页岩反应釜23包括釜体本体37、釜体外腔盖20、岩石反应釜密闭腔体33和页岩试样32，釜体外腔盖20设置于釜体本体37的顶部，岩石反应釜密闭腔体33内嵌于釜体本体37的内部，页岩试样32设置于岩石反应釜密闭腔体33的内部，且岩石反应釜密闭腔体33的内净尺寸与页岩试样32的外形尺寸相适配，岩石反应釜密闭腔体33的顶部设置有釜体内腔盖21，釜体内腔盖21上设置有紧固螺栓22，紧固螺栓22与岩石反应釜密闭腔体33的顶部螺纹连接，釜体本体37的底部设置有反应釜底座38，釜体外腔盖20上设置有模拟井筒19，模拟井筒19的底端贯穿釜体内腔盖21后延伸至页岩试样32的内部，模拟井筒19的另一端与高压恒速注入泵12连通，高压泵注入管14预先连接模拟井筒19置于页岩试样32中，高温高压热流体通过高压恒速注入泵12恒压恒速注入到页岩试样32中，在页岩反应釜23中模拟地下原位条件下高温高压热流体对流作用致裂岩石实验。
本发明实施例还通过以下技术方案进行实现。
在本发明的实施例中，流体发生器6的输出端设置有连接管9，连接管9的另一端与高压恒速注入泵12的进口端连通，连接管9上设置有进料阀8，高温热流体通过连接管9导入至高压恒速注入泵12上。
在本发明的实施例中，高压恒速注入泵12的出口端连接有高压泵注入管14，模拟井筒19的顶部设置有丝扣18，高压泵注入管14的另一端与丝扣18螺纹连接，高压泵注入管14上设置有注入阀13、流压注入检测器15和温度注入检测器17，流压注入检测器15和温度注入检测器17的输出端均与数据采集处理系统1的输入端电性连接，流压注入检测器15上设置有第一安全阀16，温度注入检测器17用于实时显示监测注入流体温度情况，流压注入检测器15观察高压恒速注入泵12注入流压以及页岩试样32的天然裂缝闭合、起裂过程。
在本发明的实施例中，釜体本体37的左侧、前侧和底部分别设置有X轴围压加载器24、Y轴围压加载器29和Z轴围压加载器34，X轴围压加载器24、Y轴围压加载器29和Z轴围压加载器34的伸缩端均贯穿岩石反应釜密闭腔体33的侧壁后与页岩试样32的表面抵接，X轴围压加载器24、Y轴围压加载器29和Z轴围压加载器34的输出端分别电性连接有X轴围压检测器26、Y轴围压检测器30和Z轴围压检测器35，X轴围压检测器26上设置有第二安全阀25，Y轴围压检测器30上设置有第三安全阀31，Z轴围压检测器35上设置有第四安全阀36，X轴围压加载器24、Y轴围压加载器29和Z轴围压加载器34的输入端与数据采集处理系统1的输出端电性连接，X轴围压检测器26、Y轴围压检测器30和Z轴围压检测器35的输出端与数据采集处理系统1的输入端电性连接，通过反应釜三轴围压加载器对页岩试样32表面进行三轴围压加载，并通过三轴围压检测器实时传送围压数据到数据采集处理系统1，从而确保实现地下原位条件。
在本发明的实施例中，岩石反应釜密闭腔体33的内壁设置有反应釜温度控制器27和反应釜温度检测器28，反应釜温度控制器27的输入端与数据采集处理系统1的输出端电性连接，反应釜温度检测器28的输出端与数据采集处理系统1的输入端电性连接，反应釜温度控制器27对岩石反应釜密闭腔体33进行加热，反应釜温度控制器27可以对温度加热速率进行实时设置，反应釜温度检测器28实时传送岩石反应釜密闭腔体33温度到数据采集处理系统1，监测并及时调整岩石反应釜密闭腔体33内的温度。
在本发明的实施例中，数据采集处理系统1包括计算机、数据采集模块和数据处理模块，计算机用于实验整体的操作与调控，数据采集模块用于实时观测实验数据并同步采集予以显示，数据处理模块用于实验的最终数据处理导出与存储。
实施例二
参照附图2-3所示，本发明实施例另提供的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验方法，包括以下步骤：
S1，试样准备，制作100mm×100mm×100mm标准页岩试样32，并使用台钻进行钻孔，将预先加工好的模拟井筒19插入页岩试样32上的孔中，采用环氧树脂胶进行固定和密封；
S2，装置组装，将安装好模拟井筒19的页岩试样32放置于岩石反应釜密闭腔体33中，依次安装釜体内腔盖21和釜体外腔盖20，然后将数据采集处理系统1、高温热流体发生器3、高压泵注装置11、页岩反应釜23上的阀门、管线进行组装连接；
S3，原位条件模拟，根据实验所需温度、围压在计算机上分别对反应釜温度控制其和反应釜三轴围压加载器进行参数设置，使页岩反应釜23模拟实现地下原位条件，通过反应釜温度检测器28、反应釜三轴围压检测器连接数据采集模块对反应釜实时实验条件进行监测，并将检测数据传输至数据采集处理系统1，数据处理模块记录所有实验数据；
其中，本实施例中设置反应釜温度为25℃，X轴围压5MPa，Y轴围压为7MPa，Z轴围压为10Mpa；
S4，高温热流体发生器3参数设置，通过温度控制器5和压力控制器4设置参数，使流体发生器6产生实验所需热流体条件；
其中，本实例中设置产生温度为350℃，压力为20MPa的近临界水；
S5，高压泵注装置11参数设置，通过高压恒速注入泵控制器10调节高温高压热流体的注入流速、注入压力，开启高压恒速注入泵12注入高温热流体，温度注入检测器17对实验过程中的注入温度进行实时监测，流压注入检测器15对实验过程中的注入压力进行实时监测，并将检测数据传输至数据采集处理系统1，数据处理模块获取压力数据并记录；
其中，本实例中设置热流体的注入流速为10ml/min；
S6，实验数据导出，根据数据采集处理系统1记录的温度、压力数值，绘制温度数值、压力数值随时间变化曲线，存储并导出数据，进行后处理数据分析；
S7，试样取出，实验完成，卸载三轴围压加载器，关闭反应釜温度控制器27、流体发生器6和高压恒速注入泵12，待页岩试样32降温冷却后取出；
S8，试样裂缝扩展分析，观察并分析页岩试样32表面形成的明显宏观裂缝，然后通过CT扫描测试得到岩样试样内部裂缝三维空间展布，观察页岩内部裂缝扩展形态。
需要说明的是，数据采集处理系统1、高温热流体发生器3、压力控制器4、温度控制器5、流体发生器6、高压恒速注入泵控制器10、高压恒速注入泵12、流压注入检测器15、温度注入检测器17、三轴围压加载器、三轴围压检测器、反应釜温度控制器27和反应釜温度检测器28的具体型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。
需要说明的是，数据采集处理系统1、高温热流体发生器3、压力控制器4、温度控制器5、流体发生器6、高压恒速注入泵控制器10、高压恒速注入泵12、流压注入检测器15、温度注入检测器17、三轴围压加载器、三轴围压检测器、反应釜温度控制器27和反应釜温度检测器28的供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，包括数据采集处理系统(1)、高温热流体发生器(3)、高压泵注装置(11)和页岩反应釜(23)，所述高温热流体发生器(3)包括流体发生器(6)、温度控制器(5)和压力控制器(4)，所述温度控制器(5)和所述压力控制器(4)的输出端均与所述流体发生器(6)的输入端电性连接，所述高压泵注装置(11)包括高压恒速注入泵(12)和高压恒速注入泵控制器(10)，所述高压恒速注入泵控制器(10)的输出端与所述高压恒速注入泵(12)的输入端电性连接，所述高压恒速注入泵控制器(10)的输入端与所述数据采集处理系统(1)的输出端电性连接，所述页岩反应釜(23)包括釜体本体(37)、釜体外腔盖(20)、岩石反应釜密闭腔体(33)和页岩试样(32)，所述釜体外腔盖(20)设置于所述釜体本体(37)的顶部，所述岩石反应釜密闭腔体(33)内嵌于所述釜体本体(37)的内部，所述页岩试样(32)设置于所述岩石反应釜密闭腔体(33)的内部，且所述岩石反应釜密闭腔体(33)的内净尺寸与所述页岩试样(32)的外形尺寸相适配，所述岩石反应釜密闭腔体(33)的顶部设置有釜体内腔盖(21)，所述釜体内腔盖(21)上设置有紧固螺栓(22)，所述紧固螺栓(22)与所述岩石反应釜密闭腔体(33)的顶部螺纹连接，所述釜体本体(37)的底部设置有反应釜底座(38)，所述釜体外腔盖(20)上设置有模拟井筒(19)，所述模拟井筒(19)的底端贯穿所述釜体内腔盖(21)后延伸至所述页岩试样(32)的内部，所述模拟井筒(19)的另一端与所述高压恒速注入泵(12)连通。
2.根据权利要求1所述的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，所述流体发生器(6)的输出端设置有连接管(9)，所述连接管(9)的另一端与所述高压恒速注入泵(12)的进口端连通，所述连接管(9)上设置有进料阀(8)。
3.根据权利要求1所述的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，所述高压恒速注入泵(12)的出口端连接有高压泵注入管(14)，所述模拟井筒(19)的顶部设置有丝扣(18)，所述高压泵注入管(14)的另一端与所述丝扣(18)螺纹连接，所述高压泵注入管(14)上设置有注入阀(13)、流压注入检测器(15)和温度注入检测器(17)，所述流压注入检测器(15)和所述温度注入检测器(17)的输出端均与所述数据采集处理系统(1)的输入端电性连接，所述流压注入检测器(15)上设置有第一安全阀(16)。
4.根据权利要求1所述的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，所述釜体本体(37)的左侧、前侧和底部分别设置有X轴围压加载器(24)、Y轴围压加载器(29)和Z轴围压加载器(34)，所述X轴围压加载器(24)、所述Y轴围压加载器(29)和所述Z轴围压加载器(34)的伸缩端均贯穿所述岩石反应釜密闭腔体(33)的侧壁后与所述页岩试样(32)的表面抵接，所述X轴围压加载器(24)、所述Y轴围压加载器(29)和所述Z轴围压加载器(34)的输出端分别电性连接有X轴围压检测器(26)、Y轴围压检测器(30)和Z轴围压检测器(35)，所述X轴围压检测器(26)上设置有第二安全阀(25)，所述Y轴围压检测器(30)上设置有第三安全阀(31)，所述Z轴围压检测器(35)上设置有第四安全阀(36)，所述X轴围压加载器(24)、所述Y轴围压加载器(29)和所述Z轴围压加载器(34)的输入端与所述数据采集处理系统(1)的输出端电性连接，所述X轴围压检测器(26)、所述Y轴围压检测器(30)和所述Z轴围压检测器(35)的输出端与所述数据采集处理系统(1)的输入端电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，所述岩石反应釜密闭腔体(33)的内壁设置有反应釜温度控制器(27)和反应釜温度检测器(28)，所述反应釜温度控制器(27)的输入端与所述数据采集处理系统(1)的输出端电性连接，所述反应釜温度检测器(28)的输出端与所述数据采集处理系统(1)的输入端电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，所述数据采集处理系统(1)包括计算机、数据采集模块和数据处理模块，所述计算机用于实验整体的操作与调控，所述数据采集模块用于实时观测实验数据并同步采集予以显示，所述数据处理模块用于实验的最终数据处理导出与存储。
7.一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验方法，应用于权利要求1～6中任一项所述的一种高温对流热作用下页岩裂缝扩展模拟实验装置，其特征在于，包括以下步骤：
S1，试样准备，制作100mm×100mm×100mm标准页岩试样(32)，并使用台钻进行钻孔，将预先加工好的模拟井筒(19)插入页岩试样(32)上的孔中，采用环氧树脂胶进行固定和密封；
S2，装置组装，将安装好模拟井筒(19)的页岩试样(32)放置于岩石反应釜密闭腔体(33)中，依次安装釜体内腔盖(21)和釜体外腔盖(20)，然后将数据采集处理系统(1)、高温热流体发生器(3)、高压泵注装置(11)、页岩反应釜(23)上的阀门、管线进行组装连接；
S3，原位条件模拟，根据实验所需温度、围压在计算机上分别对反应釜温度控制其和反应釜三轴围压加载器进行参数设置，使页岩反应釜(23)模拟实现地下原位条件，通过反应釜温度检测器(28)、反应釜三轴围压检测器连接数据采集模块对反应釜实时实验条件进行监测，并将检测数据传输至数据采集处理系统(1)，数据处理模块记录所有实验数据；
S4，高温热流体发生器(3)参数设置，通过温度控制器(5)和压力控制器(4)设置参数，使流体发生器(6)产生实验所需热流体条件；
S5，高压泵注装置(11)参数设置，通过高压恒速注入泵控制器(10)调节高温高压热流体的注入流速、注入压力，开启高压恒速注入泵(12)注入高温热流体，温度注入检测器(17)对实验过程中的注入温度进行实时监测，流压注入检测器(15)对实验过程中的注入压力进行实时监测，并将检测数据传输至数据采集处理系统(1)，数据处理模块获取压力数据并记录；
S6，实验数据导出，根据数据采集处理系统(1)记录的温度、压力数值，绘制温度数值、压力数值随时间变化曲线，存储并导出数据，进行后处理数据分析；
S7，试样取出，实验完成，卸载三轴围压加载器，关闭反应釜温度控制器(27)、流体发生器(6)和高压恒速注入泵(12)，待页岩试样(32)降温冷却后取出；
S8，试样裂缝扩展分析，观察并分析页岩试样(32)表面形成的明显宏观裂缝，然后通过CT扫描测试得到岩样试样内部裂缝三维空间展布，观察页岩内部裂缝扩展形态。
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