CN115248177A - 一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法及装置，其测量装置包括孔压注入模块、突破压测试模块、围压注入模块、光纤温度应变传感模块、岩样夹持器模块和渗透率测试模块。本发明能同步测量低渗透泥岩、页岩、膏岩和致密砂岩等低渗透岩石的突破压力和渗透系数，并实现监测非润湿相驱替润湿相引起岩石变形以及非润湿相温度变化的技术效果；且本发明即能测试完整圆柱体岩样，也可以测试裂隙岩样。本发明适用于各种酸碱条件、安装方便、测试可靠，适用于二氧化碳地质封存及储气库等低渗透岩石突破压力和渗透系数快速、精确和高效测量。
Description
技术领域
本发明涉及岩石突破压力测量的技术领域，特别涉及一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，同时还涉及一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置。
背景技术
在碳中和、碳达峰的背景下，二氧化碳地质封存(CCS)、地下核废料处置、储气库和储氢等地下封存等领域地质储存技术的大力发展，对这些工程工业储集层的储存潜力和盖层封闭能力的研究已成为热点。因此，对低渗透盖层岩石封闭能力的快速、精确和有效的评价具有重要研究价值。
突破压力(排替压力)和渗透系数是评价低渗透岩石封闭能力的最主要和最直接的岩样尺度的物性参数。突破压力是指非润湿相流体克服低渗透岩石中润湿流体的毛管压力形成连续流动相所需要的最小压力，渗透率则是反映岩石孔隙中流动的难易程度。现场勘探实践表明，地质构造下任一套岩质低渗透岩石均有不同程度的断裂破坏，二氧化碳或油气能否被低渗透岩石封闭，在某种程度上不仅取决于低渗透岩石本身的封闭特征，而且较大程度与错断其内裂隙的垂向封闭特征有密切关系(可见参考文献:付广等，利用裂隙泥质含量判断裂隙垂直封闭性的方法及其应用，地球科学与环境学报，2016)。
目前现有装置主要是针对完整低渗透岩石岩芯开展突破压和渗透率的测试，如发明专利“一种低渗透岩石材料突破压力的测量方法及装置.ZL201110057185”，该发明专利提出的突破压和渗透率联测装置和瞬态测量方法，能通过对测试的上、下游孔压曲线换算出完整岩石的突破压力，该方法操作简单方便，但存在以下不足点：①未提出精确定位外界流体突破岩石的时间点的方法或装置，由于低渗透岩石通常为致密的页岩、泥岩和石膏岩等岩石，外界流体突破这类致密低渗透岩石引起压力曲线的变化不易被观察和测试，实验中常将压力曲线变化明显点作为岩石突破压力点，因此通常会造成测试结果比实际偏大；②该装置不能实时监测出流体在岩石运移特征，由于外界流体在岩石运移时将改变岩石有效应力进而引发变形，或温度较高的流体在温度较低的岩石中运移引起岩石热膨胀系数改变等物理力学现象，这些现象与外界流体突破岩石存在很紧密的联系，这对于研究裂隙岩突破压力和封闭性具有重要参考价值，因此引起科学界的关注和研究。然而，有关监测外界流体在岩石运移特征与突破压力的装置和方法还尚未有报道和申请专利。
目前常采用驱替法和瞬态脉冲法测量岩芯的突破压力，但现有实验测定的突破压力值往往较大，与实际值偏差较大，主要的原因是现有的实验设备极少有精确监测气体突破岩石的设备，常通过气体压力曲线来定性判别气体突破岩芯时刻。然而，非润湿相(如CO2、N2、CH4等气体)驱替岩石内部的润湿相(如咸水或油)是极为缓慢的过程，突破岩石第一时刻排出的润湿相量极少，引起管路中压强变化波动小，使得压力传感器很难监测到管道内压力变化，容易忽略已排出的液体而持续增加气体进入端压力，造成测试结果误差较大。因此，为克服现有测量方法及装置缺乏适用于裂隙岩的突破压测试不足，有必要设计出一种能测试完整低渗透岩石岩石又能测试裂隙岩突破压的测试方法和装置。另外为提高低渗透性岩石和裂隙岩的突破压力测量精确性和可靠性，有必要将精度高、耐腐蚀和耐高温的光纤传感器(光纤布拉格光栅传感器FBG或分布式光纤传感器DFOS)运用于岩石突破压力和渗透率的测试中，可监测非润湿性流体驱替裂隙岩中润湿性流体的波长、温度场和应变场的变化特征。设计出一种基于光纤传感指示的完整盖岩和裂隙岩突破压力测试方法及装置，为解决低渗透性低渗透岩石突破压力快速精确测量的技术问题和评价低渗透岩石封闭性能提供一种测试手段和技术支持。
光纤常应用于室内试验和现场工程检测，但是能扩展应用于测量完整盖岩岩样和裂隙岩突破压力和渗透率的技术，经检索尚未有报道和申请专利。
发明内容
基于上述现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是在于提供一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，其方法易行，操作简单，采用分布法、连续法和瞬态法快速、宽幅、精确、高效地监测岩石的突破压力，又能测量岩石的渗透系数。同时，各组件可靠性高。
本发明的另一个目的是在于提供了一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其结构简单，操作方便，该发明巧妙地吸收了光纤检测灵敏性特点，将光纤布设在完整盖岩两侧端面、裂隙岩内部和岩样外表面轴向、环向位置，解决了以往实验中不能精确地测量裂隙岩突破压力和监测流体在裂隙岩中运移特征规律的不足。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，其步骤为：
S1：将加工的圆柱岩样上的残留油污用酒精(无水乙醇)清洗并用烘干箱烘干至岩样重量不再变化，然后测量其干密度、高度、直径和体积参数；
S2：获取裂隙岩样方式，通过现场转型获取，或通过将加工的圆柱体岩样采用巴西劈裂或线切割方式获得裂隙面；
S3：对于完整岩样，用两组份能快速固化的环氧树脂胶将光纤传感器(可采用光栅布拉格光栅传感器FBG或分布式光纤传感器DFOS)放置在岩样的两端，在40～50℃环境下等待岩样胶水干透后，在岩样表面的环向和轴向分别用环氧树脂胶粘贴FBG光纤传感器或DFOS光纤传感器，固定光纤传感器后，将圆柱岩样放入真空饱和箱饱和岩样；对于裂隙岩，在裂隙面上采用精细刻刀获得布设光纤传感器的沟槽，并用酒精清理表面粉尘后，用环氧树脂胶水将光纤传感器埋设在沟槽中，并恢复裂隙面原有形貌，可按照泥质含量的试验方案铺设泥质材料固结一段时间，用胶布固定裂隙岩样，用环氧树脂胶水粘贴环向和轴向光纤传感器于岩样外表面；
S4：先将岩样两端、内部和外表面的光纤通过上、下部垫块的引出孔，光纤能导入岩芯夹持器围压腔内，然后将光纤依次通过夹持器下端的引出口、引出口连接气动接头(内径1/8转1/16气动接头)和PEEK管后导出到夹持器外，最后将引出光纤一端(远离光纤传感器一侧)连接上尾纤，连接后，将转换接头旋紧，解决岩样夹持器围压腔内密封性技术难题。利用耐腐蚀的热收缩管或硅胶密封整个试样和上下垫块，使试样和上、下部垫块成为密封耐压的一个整体；
S5：将试样放入岩样夹持器模块中，将光纤传感器连接的尾纤接口和光纤解调仪(FBG光纤解调仪、DFOS光纤解调仪)的接口连接，光纤解调仪的另一端接口与光纤处理系统的电脑连接，实现电脑上数据采集软件(可由光纤解调仪厂商提供)实时在线采集岩样两端和侧面的应变和温度数据；
S6：将整个测量装置放置于恒温控制箱或恒温密闭环境，通过围压加载计量泵(Teledyne ISCO高压高精度柱塞泵，市场可购得)向围压系统注入围压介质，对岩样加载围压应力；然后关闭上游放空阀、下游放空阀和背压放空阀，断开连通阀，打开上游控制阀，下游控制阀和背压阀，通过抽真空器对测量装置的上、下游抽真空；
S7：待装置处于真空状态稳定后，通过孔压加载计量泵(Teledyne ISCO高压高精度柱塞泵，市场可购得)向上游、下游注入非浸湿性或浸湿性流体，同时对测量装置的上、下游注入非浸湿性或浸湿性相加载孔压应力，待测量装置的上、下游压力稳定后(此处非润湿相和浸湿相的压力在5-50MPa，要求孔压应力要小于围压)，连接并打开压力数据采集卡(常规，市场可购得)和数据处理软件(LabVIEW NXG，市场可购得)，利用围压、上游、下游压力传感器(监测范围0～60MPa，市场可购得)和差压传感器(监测范围0～600KPa，市场可购得)采集压力数据；
S8：进行突破压力和渗透系数同时实验：
采用分步法，逐步加载上游非润湿相(CO2、N2、He气或煤油)注入压力，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游注入系统分级加载孔压压力，第一步注入较小压力P1：压力范围:0～10MPa，第二级压力P2比P1较大：P2压力范围:P1～P1+5MPa，第三级压力P3比P2较大：P3压力范围:P2～P2+5MPa，第i级压力Pi比Pi-1较大：Pi压力范围:Pi～Pi+5MPa,i＝1,2,3…n,每级增幅在5MPa范围内，直至在Pi时下游端光纤监测波长跳动升高，同时U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，在测试过程中，记录下每一级Pi-1的光纤波长μm，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，同时根据达西定律换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k；
S9：打开上游泄压阀和下游泄压阀释放测量装置的上、下游渗透压力，该岩样的突破压力和渗透系数测量实验结束，获得该低渗透岩石岩石的渗透系数k和突破压力Pc，通过分析压力、温度和应变数据，计算出不同温度和压力下非润湿性流体驱替岩样的温度变化、应变以及反映出应力等参数。
进一步地，在步骤S8中，采用连续法，以恒定流量Q连续向上游孔压注入非润湿性流体，直至下游检测到下游润湿性流体不断流出，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游以流量Q连续注入非润湿相进行连续加载渗透压应力，直至下游端光纤监测波长跳动升高和U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，在测试过程中，记录下不同时刻光纤波长μm，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，根据达西定律换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k。
进一步地，在步骤S8中，采用瞬态脉冲法，向上游孔压注入非润湿性流体施加一个瞬时脉冲压力ΔP，直至下游检测到下游压力曲线上升至恒定值，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游施加一个压力脉冲ΔP，直至下游压力计显示压力曲线趋于稳定，观察下游端光纤监测波长跳动升高和U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，根据达西定律，由测试装置上、下游差压应力随时间的衰减曲线换算出岩芯得渗透系数k。实际应用时，对于渗透性较大的岩石(k≥10-4D)，建议采用分步法或连续法；对渗透性较小的岩石(k＜10-4D)，适合采用瞬态脉冲法。
另外，本发明的另一个目的是在于提供了一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，包括孔压注入模块、突破压测试模块、围压注入模块、光纤温度应变传感模块、岩样夹持器模块和渗透率测试模块；所述孔压注入模块的第一1/8球阀与突破压测试模块的上游孔压传感器通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的下游孔压传感器与渗透率测试模块的下游孔压流出控制球阀通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的上游孔压注入控制球阀与岩样夹持器模块的下部垫块中孔压流体注入管路通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的下游孔压流体流出端的气动三通接口与岩样夹持器模块的下游孔压流体流出管路通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的压力传感器的数据采集卡与岩样夹持器模块的围压的压力传感器通过围压压力数据线连接，所述围压注入模块的围压注入泵与岩样夹持器模块的围压的压力传感器通过不锈钢耐压钢管连接，所述岩样夹持器模块的光纤与光纤温度应变传感模块的光纤解调仪通过光纤尾纤连接。
进一步地，所述孔压注入模块包括气瓶、孔压注入泵、泄压球阀、缓存活塞容器、水浴加温箱和水浴箱流体储存罐；所述气瓶与孔压注入泵的注入端通过不锈钢耐压钢管和第一1/8球阀连接，所述孔压注入泵的注出端与缓冲活塞容器通过不锈钢耐压钢管和第一1/8球阀连接，所述孔压注入泵的流体流入口和流体流出口分别与水浴加温箱的流体流出口和流体流入接口相连接，所述缓存活塞容器的上部和下部分别设有第一1/8球阀和泄压球阀，所述水浴箱流体储存罐放置在水浴加温箱内。
进一步地，所述突破压测试模块包括气动三通接口、气液分离仪、气液差压传感器、U型液体管、液位检测仪、高精度差压传感器、上游孔压传感器、下游孔压传感器、数据连接线、压力传感器的数据采集卡、电源转换器、压力数据采集电脑、上游孔压注入控制球阀和下游孔压流出控制球阀；
所述上游孔压传感器与上游孔压注入控制球阀通过不锈钢耐压钢管连接，所述U型液体管与岩样夹持器模块的下游孔压流体流出管路通过不锈钢耐压钢管、第一1/8球阀和气动三通接口相连，所述液位检测仪与压力传感器的数据采集卡通过数据连接线连接，所述气液分离仪和气液差压传感器通过不锈钢耐压钢管连接，所述气液分离仪的一端与岩样夹持器模块的下游孔压流体流出管路通过不锈钢耐压钢管、第一1/8球阀和气动三通接口相连，所述气液差压传感器的一端与下游孔压流出控制球阀相连接，所述高精度差压传感器、上游孔压传感器和下游孔压传感器与压力传感器的数据采集卡通过数据连接线相连接，所述压力传感器的数据采集卡与电源转换器和压力数据采集电脑均通过数据连接线相连接。
进一步地，所述围压注入模块包括外界围压流体介质和围压注入泵，所述外界围压流体介质与围压注入泵通过不锈钢耐压钢管和第一1/8球阀相连，所述围压注入泵的注出端与岩样夹持器模块的围压的压力传感器通过不锈钢耐压钢管连接。
进一步地，所述光纤温度应变传感模块包括光纤采集软件和电脑、以及光纤解调仪，所述光纤解调仪与岩样夹持器模块的光纤通过光纤尾纤相连接，所述光纤解调仪的输出端与光纤采集软件和电脑通过光纤采集的数据线相连接。
进一步地，所述岩样夹持器模块包括光纤、热缩收管或硅胶、圆柱体岩样、垫块上氟橡胶密封圈、上部圆柱体垫块、下部圆柱体垫块、下部垫块中孔压流体注入管路、夹持器的光纤引出通道、内径1/8转1/16的气动接头、底座的氟橡胶密封圈、密封螺栓、下游孔压流体流出管路、围压流体介质流入管路、围压的压力传感器、围压压力数据线、耐高压的围压罩、围压腔、岩样夹持器泄压孔、上部垫块中孔压流体排出管路、上部垫块上光纤引出口、垫块的流体轨迹槽和耐高压底座；
所述围压的压力传感器的一端连接围压注入模块的围压注入泵，所述围压的压力传感器的另一端连接围压流体介质流入管路，所述圆柱体岩样、上部圆柱体垫块和下部圆柱体垫块安装在围压腔内，所述上部圆柱体垫块和下部圆柱体垫块均设有垫块上氟橡胶密封圈，所述上部圆柱体垫块上设有上部垫块上光纤引出口，所述夹持器的光纤引出通道内安装有内径1/8转1/16的气动接头，所述上部圆柱体垫块和下部圆柱体垫块上均设有垫块的流体轨迹槽。
进一步地，所述渗透率测试模块包括下游孔压控制球阀、背压阀、玻璃容器、小型缓冲容器、手动泵、真空容器、真空泵、气体流量计和高精度电子天平；所述下游孔压控制球阀与突破压测试模块的下游孔压传感器连接，所述玻璃容器的一端与背压阀相连接，所述玻璃容器放置在高精度电子天平上，所述玻璃容器的另一端与气体流量计相连接，所述真空容器与真空泵连接，所述小型缓冲容器与手动泵连接。
由上，与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：
1、本发明可实现测试大范围内各种低渗透岩石材料的突破压力和渗透系数同时，能有效和快速地测试工作，实现多方法和多参数测量的功能效果。
2、本发明创新性将光纤应用于突破压力和渗透率测试，能精确、快速监测到非润湿性流体突破岩样时刻、波长、温度和应变变化。
3、本发明能实现对裂隙岩的突破压和渗透率同步测试，同时对裂隙岩内部裂隙应变(相对变形)和温度变化监测，为突破时间的确定、突破压力计算、突破位置和驱替流体的形态变化提供了良好的探测和追踪系统。
4、本发明涉及的测量结构简单、上下游结构对称、稳定性好，为研究盖岩密封性的评价方法提供试验手段、技术支持和理论依据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明测量装置的结构示意图；
图2为本发明测量装置中孔压注入模块的结构示意图；
图3为本发明测量装置中突破压测试模块的结构示意图；
图4为本发明测量装置中围压注入模块的结构示意图；
图5为本发明测量装置中光纤温度应变传感模块的结构示意图；
图6为本发明测量装置中岩样夹持器模块的结构示意图；
图7为本发明测量装置中渗透率测试模块的结构示意图；
图8为本发明岩样夹持器中光纤布置在完整岩样和裂隙岩岩样的示意图；
图9为本发明完整岩样环向光纤位置1和位置6所监测波长变化曲线对比图；
图10为本发明基于光纤传感和瞬态脉冲法测量低渗透岩石岩石中润湿性流体被二氧化碳介质(非润湿性流体)突破时的突破压力的测试原理图；
图11为本发明突破过程中光纤监测被测岩样温度和应变随监测时间的变化图；
图12为本发明某一时刻环向光纤位置1～位置6的波长变化反馈到岩样立体表面的应变/温度三维图。
具体实施方式
实施例1：
参照图1-图12，本发明的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，具体步骤如下：
S1：将加工的圆柱岩样上的残留油污用酒精(无水乙醇)清洗并用烘干箱烘干至恒重(烘干温度设置60℃)，然后测量其干密度、高度、直径和体积参数；
S2：获取裂隙岩样方式，通过现场转型获取，或通过将加工的圆柱体岩样采用巴西劈裂或线切割方式获得裂隙面；
S3：对于完整岩样，用适量的环氧树脂胶水将光纤放设在岩样的两端，待岩样胶水干透和固定光纤后，后用环氧树脂胶水粘贴环向和轴向光纤传感器，然后将圆柱岩样放入真空饱和箱饱和岩样；对于裂隙岩，在裂隙面上采用精细刻刀获得布设光纤传感器的沟槽，并用酒精清理表面粉尘后，用环氧树脂胶水将光纤传感器埋设在沟槽中，并恢复裂隙面原有形貌。按照试验方案铺设裂隙泥并固结设计时间(大于24h)后，将裂隙合拢用胶布暂时固定裂隙岩样，用环氧树脂胶水粘贴环向和轴向光纤传感器于岩样外表面；
S4：先将岩样两端、内部和外表面的光纤通过上、下部垫块的引出孔，光纤能导入岩芯夹持器围压腔内，然后将光纤依次通过夹持器下端的引出口、引出口连接气动接头(内径1/8转1/16气动接头)和PEEK管后导出到夹持器外，最后将引出光纤一端(远离光纤传感器一侧)连接上尾纤，连接后，将转换接头旋紧，解决岩样夹持器围压腔内密封性技术难题。利用耐腐蚀的热收缩管或硅胶密封整个试样和上下垫块，使试样和上、下部垫块成为密封耐压的一个整体；
S5：将试样放入岩样夹持器模块中，将光纤传感器连接的尾纤接口和光纤解调仪(FBG光纤解调仪、DFOS光纤解调仪)的接口连接，光纤解调仪的另一端接口与光纤处理系统的电脑连接，实现电脑上数据采集软件(可由光纤解调仪厂商提供)实时在线采集岩样两端和侧面的应变和温度数据；
S6：将整个测量装置放置于恒温控制系统中，通过围压加载计量泵向围压系统注入围压介质(煤油、去离子水或气体)，对岩样加载围压应力；然后关闭上游放空阀、下游放空阀和背压放空阀，断开连通阀，打开上游控制阀，下游控制阀和背压阀，通过抽真空器对测量装置的上、下游抽真空；
S7：待装置处于真空状态稳定后，通过孔压加载计量泵向上游、下游注入非浸湿性或浸湿性流体(去离子水、CO2、N2和He气等)，同时对测量装置的上、下游注入流体加载孔压应力，待测量装置的上、下游压力稳定后，连接并打开数据采集处理系统，利用上游、下游压力传感器和差压传感器等采集压力数据；
S8：进行突破压力和渗透系数同时实验：采用分步法、连续法或瞬态脉冲法，对完整岩石或裂隙岩进行突破压力和渗透系数同时测量实验。实验过程中，实时记录压力传感器和光纤采集数据，直至在Pi时下游端光纤监测波长跳动升高，同时下游管路U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，即为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc(Pc＝Pd)，并根据稳态法达西定律或非稳态瞬态脉冲法计算公式换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k。同时，根据光纤记录不同温度和压力条件下波长变化特征，反演出不同时间下三维应变场和温度场特征；
其中，采用分步法，逐步加载上游非润湿相(CO2、N2和He气或煤油)注入压力，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游注入系统分级加载孔压压力，第一步注入较小压力P1：压力范围:0～10MPa，第二级压力P2比P1较大：P2压力范围:P1～P1+5MPa，第三级压力P3比P2较大：P3压力范围:P2～P2+5MPa，第i级压力Pi比Pi-1较大：Pi压力范围:Pi～Pi+5MPa,i＝1,2,3…n,每级增幅在5MPa范围内，直至在Pi时下游端光纤监测波长跳动升高，同时U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，在测试过程中，记录下每一级Pi-1的光纤波长μm，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，同时根据达西定律换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k；或
采用连续法，以恒定流量Q连续向上游孔压注入非润湿性流体，直至下游检测到下游润湿性流体不断流出，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游以流量Q连续注入非润湿相进行连续加载渗透压应力，直至下游端光纤监测波长跳动升高和U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，在测试过程中，记录下不同时刻光纤波长μm，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，根据达西定律换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k；或
采用瞬态脉冲法，向上游孔压注入非润湿性流体施加一个瞬时脉冲压力ΔP，直至下游检测到下游压力曲线上升至恒定值，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游施加一个压力脉冲ΔP，直至下游压力计显示压力曲线趋于稳定，观察下游端光纤监测波长跳动升高和U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，根据达西定律，由测试装置上、下游差压应力随时间的衰减曲线换算出岩芯得渗透系数k。实际应用时，对于渗透性较大的岩石(k≥10- 4D)，建议采用分步法或连续法；对渗透性较小的岩石(k＜10-4D)，适合采用瞬态脉冲法。
S9：打开上游泄压阀和下游泄压阀释放测量装置的上、下游渗透压力，该岩样的突破压力和渗透系数测量实验结束，获得该低渗透岩石岩石的渗透系数k和突破压力Pc，通过分析压力、温度和应变数据，计算出不同温度和压力下非润湿性流体驱替岩样的温度变化、应变以及反映出应力等参数。
在本实施例中，最关键步骤分别是S4、S5和S9。其中，步骤S4创新性地将光纤传感器应用到岩石突破压力测试中，并提出在完整岩石表面和裂隙岩芯内部布设传感器的方法，解决了传统应变片等监测传感器在小岩样上难以布设的问题；步骤S5创新性提出上、下部垫块设有光纤引出孔的设计点，使光纤避免通过上、下部垫块上密封圈，解决了高孔压下流体易沿光纤和密封圈流失引起装置密封性失效的技术难题，同时提出在围压腔的光纤引出口应用1/8转1/16FITOK转换接头和PEEK管，解决了高围压流体沿光纤泄露引起密封性失效的技术难题；步骤S5能实现将测试岩样、光纤和上、下部垫块密封成一个整体，从而实现高围压和高孔隙压力下测试条件；步骤S9创新性地将光纤波长变化曲线和U型气泡管监测预警应用于突破压力测试中，解决了现有装置只依据上、下游压力曲线判断岩石突破时刻的问题，提高了岩石突破压力的测试精度，同时实现了监测外界流体在岩样内运移特征和岩石应变场和温度场的技术效果，测试成果如图9～12所示。图9展示出外界非润湿性流体在岩石运动时，前后引起波长变化可以反馈到非润湿性流体在岩样运移位置；图10展现出采用瞬态脉冲法测量低渗透岩石岩石中润湿性流体被二氧化碳介质(非润湿性流体)突破时的上游和下游孔压变化，将光纤监测的波长变化点作为突破时刻Ti，从而得出突破时刻Ti对应的上、下游孔压压力值Pa1和Pb1，两者之间差值为突破压力(即PC＝Pa1-Pb1)；图11显示出将某一位置光纤的监测波长换算成温度曲线和应变曲线，可以明显观察出突破前后岩样温度和应变会出现变化；图12显示出将某一时刻岩样各位置上环向光纤的监测波长进行排列，通过编程程序(如Matlab，Python等)，得出不同时刻流体运动引起岩样温度和应变变化三维图。
相对比现有测试岩石突破压力的技术，本发明创新性将光纤传感器应用于岩石突破压力测试装置和方法中，即能对低渗透岩石的突破压力和渗透系数同步测量，同时能实现监测非润湿相驱替润湿相引起岩石变形以及非润湿相温度变化，以及提出了解决设置光纤引起测试装置密封性失效的技术难题的方案。与现有技术而言，本发明既能实现同步测量岩石突破压力和渗透率，又为非润湿性流体突破岩样的精确时间确定、岩石内部流体的运移特征、注入流体引起岩石应变场和温度场等数据提供了良好的测量装置和技术方案。
实施例2：
参照图1-8，本发明的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，包括孔压注入模块A、突破压测试模块B、围压注入模块C、光纤温度应变传感模块D、岩样夹持器模块E和渗透率测试模块F；所述孔压注入模块A的第一1/8球阀3与突破压测试模块B的上游孔压传感器15通过不锈钢耐压钢管7连接，所述突破压测试模块B的下游孔压传感器16与渗透率测试模块F的下游孔压流出控制球阀23通过不锈钢耐压钢管7连接，所述突破压测试模块B的上游孔压注入控制球阀21与岩样夹持器模块E的下部垫块中孔压流体注入管路37通过不锈钢耐压钢管7连接，所述突破压测试模块B的下游孔压流体流出端的气动三通接口9与岩样夹持器模块E的下游孔压流体流出管路42通过不锈钢耐压钢管7连接，所述突破压测试模块B的压力传感器的数据采集卡18与岩样夹持器模块E的围压的压力传感器44通过围压压力数据线45连接，所述围压注入模块C的围压注入泵25与岩样夹持器模块E的围压的压力传感器44通过不锈钢耐压钢管7连接，所述岩样夹持器模块E的光纤31与光纤温度应变传感模块D的光纤解调仪29通过光纤尾纤30连接。
具体的，参照图2，所述孔压注入模块A包括气瓶1、孔压注入泵2、泄压球阀4、缓存活塞容器5、水浴加温箱6和水浴箱流体储存罐8；所述气瓶1与孔压注入泵2的注入端通过不锈钢耐压钢管7和第一1/8球阀3连接，所述孔压注入泵2的注出端与缓冲活塞容器5通过不锈钢耐压钢管7和第一1/8球阀3连接，所述孔压注入泵2的流体流入口和流体流出口分别与水浴加温箱6的流体流出口和流体流入接口相连接，所述缓存活塞容器5的上部和下部分别设有第一1/8球阀3和泄压球阀4，所述水浴箱流体储存罐8放置在水浴加温箱6内。其中，孔压注入泵2的作用是将气瓶1的气体抽入泵体内进行加压(按试验设计要求设置压力值)，并通过不锈钢耐压钢管7注入缓冲活塞容器5中。缓存活塞容器5的作用是通过孔压注入泵2施加的压力将容器内储存的流体(如咸水或油)通过管路注入到突破压测试模块B中。水浴加温箱6的作用是可以循环加热孔压注入泵2存储中气体的温度。
具体的，参照图3，所述突破压测试模块B包括气动三通接口9、气液分离仪10、气液差压传感器11、U型液体管12、液位检测仪13、高精度差压传感器14、上游孔压传感器15、下游孔压传感器16、数据连接线17、压力传感器的数据采集卡18、电源转换器19、压力数据采集电脑20、上游孔压注入控制球阀21和下游孔压流出控制球阀22。
其中，所述上游孔压传感器15与上游孔压注入控制球阀21通过不锈钢耐压钢管7连接，可监测上游孔压注入压力值；所述U型液体管12与岩样夹持器模块E的下游孔压流体流出管路42通过不锈钢耐压钢管7、第一1/8球阀3和气动三通接口9相连，所述液位检测仪13与压力传感器的数据采集卡18通过数据连接线17连接，其中，U型液体管12和液位检测仪13的作用是非润湿相(CO2、N2或He)或润湿相(水或油)突破岩样夹持器模块E的岩样33后，通过下游孔压流体流出管路42进入U型液体管12引起液面波动，液位检测仪13将监测液面变化和预警。
其中，所述气液分离仪10和气液差压传感器11通过不锈钢耐压钢管7连接，所述气液分离仪10的一端与岩样夹持器模块E的下游孔压流体流出管路42通过不锈钢耐压钢管7、第一1/8球阀3和气动三通接口9相连，这里气液分离仪10与气液差压传感器11的作用是测量岩样夹持器模块E流出的流体的气体和液体质量；所述气液差压传感器11的一端与下游孔压流出控制球阀22相连接，其中，高精度差压传感器14安装在上游、下游管路之间，上、下游管路之间通过第一1/8球阀3连接起来，关闭连通上、下游管路球阀后，上游和下游管路的压力差可通过高精度差压传感器14进行监测。所述高精度差压传感器14、上游孔压传感器15和下游孔压传感器16与压力传感器的数据采集卡18通过数据连接线相连接，所述压力传感器的数据采集卡18与电源转换器19和压力数据采集电脑20均通过数据连接线相连接。这里高精度差压传感器14、上游孔压传感器15和下游孔压传感器16采集的压力值将实时传递到压力数据采集电脑20中。
具体的，参照图4，所述围压注入模块C包括外界围压流体介质24和围压注入泵25，所述外界围压流体介质24(如水源)与围压注入泵25通过不锈钢耐压钢管7和第一1/8球阀3相连，所述围压注入泵25的注出端与岩样夹持器模块E的围压的压力传感器44通过不锈钢耐压钢管7连接。这里围压注入泵25用于将外界围压流体介质24(如水源)抽入泵体内进行加压(按试验设计要求设置压力值)，并通过不锈钢耐压钢管7注入岩样夹持器模块E的围压腔47中。
具体的，参照图5，所述光纤温度应变传感模块D包括光纤采集软件和电脑27、以及光纤解调仪29，所述光纤解调仪29与岩样夹持器模块E的光纤31通过光纤尾纤30相连接，所述光纤解调仪29的输出端与光纤采集软件和电脑27通过光纤采集的数据线28相连接。这里光纤温度应变传感模块D的作用是将岩样夹持器模块E中光纤31采集的数据实时传递到光纤采集软件和电脑27中。
具体的，参照图6，所述岩样夹持器模块E包括光纤31、热缩收管或硅胶32、圆柱体岩样33、垫块上氟橡胶密封圈34、上部圆柱体垫块35、下部圆柱体垫块36、下部垫块中孔压流体注入管路37、夹持器的光纤引出通道38、内径1/8转1/16的气动接头39、底座的氟橡胶密封圈40、密封螺栓41、下游孔压流体流出管路42、围压流体介质流入管路43、围压的压力传感器44、围压压力数据线45、耐高压的围压罩46、围压腔47、岩样夹持器泄压孔48、上部垫块中孔压流体排出管路49、上部垫块上光纤引出口50、垫块的流体轨迹槽51和耐高压底座52；
上述密封螺栓41、耐高压的围压罩46、围压腔47和耐高压底座52相连接形成岩样夹持器整体，耐高压的围压罩46和耐高压底座52可上下拆卸；耐高压底座52上底座的氟橡胶密封圈40可密封围压腔47内流体介质流出；所述围压的压力传感器44的一端连接围压注入模块C的围压注入泵25，所述围压的压力传感器44的另一端连接围压流体介质流入管路43。其中，围压的压力传感器44能监测围压注入泵25注入的围压介质压力值，通过围压压力数据线45将围压数据值实时传输到突破压测试模块B的压力传感器的数据采集卡18中；所述圆柱体岩样33、上部圆柱体垫块35和下部圆柱体垫块36安装在围压腔47内；其中，来自突破压测试模块B的上游孔压流体通过下部垫块中孔压流体注入管路37进入岩样，流体通过岩样后经过上部垫块中孔压流体排出管路49和下游孔压流体流出管路42进入突破压测试模块B中；光纤31布设在岩样表面可以监测圆柱体岩样33的变形和温度变化，在圆柱体岩样33和光纤31外面密封热缩收管或硅胶32，将孔压流体和围压流体隔绝。
其中，所述上部圆柱体垫块35和下部圆柱体垫块36均设有垫块上氟橡胶密封圈34，所述上部圆柱体垫块35上设有上部垫块上光纤引出口50，将贴在圆柱体岩样33表面的光纤31通过上部垫块上光纤引出口50导出到围压腔47中，再通过耐高压底座52上的夹持器的光纤引出通道38，导出到岩样夹持器外部与光纤温度应变传感模块D的光纤尾纤30相连接。其中，所述夹持器的光纤引出通道38内安装有内径1/8转1/16的气动接头39，可防止高围压下围压腔内介质流出；所述上部圆柱体垫块35和下部圆柱体垫块36上均设有垫块的流体轨迹槽51，可减小流体在垫块端部引起的不均匀流动影响。
具体的，参照图7，所述渗透率测试模块F包括下游孔压控制球阀23、背压阀53、玻璃容器54、小型缓冲容器55、手动泵56、真空容器57、真空泵58、气体流量计59和高精度电子天平60；所述下游孔压控制球阀23与突破压测试模块B的下游孔压传感器16连接，所述玻璃容器54的一端与背压阀53相连接，所述玻璃容器54放置在高精度电子天平60上，所述玻璃容器54的另一端与气体流量计59相连接，当突破压测试模块B的气液两相通过玻璃容器54时，高精度电子天平60显示玻璃容器中液体的重量，而气体流量计59显示是通过气体的流量。所述真空容器57与真空泵58连接，测试开始前，通过真空容器57与真空泵58抽取整个系统管路内的气体或液体，保存管路内为真空。其中，小型缓冲容器55与手动泵56连接，当下游需要施加一定下游孔压时，可以通过手动泵56施加一定压力将小型缓冲容器55中液体或气体注入到下游管路内。
如图8所示，裂隙岩样33a或完整岩样33b放置在上部圆柱体垫块35和下部圆柱体垫块36之间，岩石表面可以用环氧树脂胶粘贴上环向光纤31a，岩样两端可贴上螺旋式光纤31b，裂隙岩内部或岩样外表面铁血轴向光纤31c。
本实施例中，创新地将光纤应用于突破压力和渗透率测试，实现岩样两端面和外部轴向地立体监测，能精确、快速监测到非润湿性流体突破岩样时刻以及温度、应变变化，能实现完整岩样和裂隙岩内外部三维时间和空间连续的、实时的应变(相对应变)和非润湿性流体温度监测的技术效果。
本发明的工作原理：本发明设计时基于光纤传感指示地低渗透岩石突破压力和渗透率同时测量的方法及装置可采用多种方法，根据被测岩性性质和实验条件，可采用分步加压法、连续法和瞬态脉冲法，同时依据达西定律换算出渗透系数。在测试过程中，光纤传感器实时监测非润湿性流体(CO2、He、N2等)驱替饱和测试试样内润湿性流体(水和煤油等)地过程，得出非润湿性流体突破试样前后应力-应变-温度之间变化规律。例如图8是用瞬态脉冲法测量低渗透岩石岩石材料中卤水介质(润湿性流体)被二氧化碳介质(非润湿性流体)突破时的突破压力的测试原理图，图9是突破过程中光纤监测被测岩样温度和应变随实验时间的变化曲线，图10是瞬态脉冲法测试低渗透岩石岩石中卤水介质(润湿性流体)被二氧化碳介质(非润湿性流体)突破时的渗透系数的测试原理图。其中：Pao–上游非润湿性流体初始压力；Pbo–下游非润湿性流体初始压力；△P-瞬态脉冲压力；Ti-低渗透岩石岩样突破时间；Pa1–上游非润湿性流体压力变化曲线；Pb1–下游润湿性流体压力变化曲线；Pc-被测试样中润湿性相被非润湿性相突破的最小临界压力，即突破压力，换算公式如下：
Pc＝Pa1-Pb1 (1)
光纤布拉格光栅波长与应变和温度换算公式如下：
λB＝2neffΛ (2)
ΔλB/λB＝(1-pε)Δε+(α∧+αn)ΔT (3)
其中，λB为布拉格光栅波长；ΔλB为中心波长偏移；neff为光栅纤维的有效折射率；∧为光栅周期；pε为应变光敏系数；α∧为热膨胀系数；αn为光纤的温度敏感性；Δε、ΔT分别是应变和外部温度的变化；可根据光纤波长，反演出应变和温度变化。
被测试样的润湿相渗透系数k的换算公式如下：
(ΔPi(t)-Pc)/(ΔP-Pc)＝e-αt (4)
其中，ΔPi(t)-上游非润湿性流体与下游润湿性流体之间的差压应力实测值，由高精度差压计计量；k-润湿性流体的渗透系数；A-被测试件截面积，已知常数；μb-润湿相流体的粘滞系数，已知常数；Su、Sd-分别为上游比贮留量、下游贮留量，已知常数，可根据上述换算公式得出参数k。
其中，图9显示出非润湿性流体在岩石运动时，先到达光纤1位置将引起波长变化，随后到达光纤2位置将也引起波长变化，前后引起波长变化可以反馈到非润湿性流体在岩样运移位置。
图10显示出采用瞬态脉冲法测量低渗透岩石岩石中润湿性流体被二氧化碳介质(非润湿性流体)突破时的上、下游孔压变化，光纤传感能反馈出二氧化碳介质完全突破岩样(即到达光纤位置1前缘)时波长变化，将光纤突破点作为突破时刻Ti。突破时刻Ti对应的上、下游孔压压力值Pa1和Pb1，两者之间差值为突破压力(即PC＝Pa1-Pb1)。
图11显示出将某一位置光纤的监测波长换算成温度曲线和应变曲线，可以明显观察出突破前后岩样温度和应变会出现变化。
图12显示出将某一时刻岩样各位置上环向光纤的监测波长进行排列，通过编程程序，计算和绘制出某一时刻流体运动引起岩样温度和应变变化三维图。
综上所述，本发明可实现测试大范围内各种低渗透岩石材料的突破压力和渗透系数测试工作，实现多方法和多参数测量的功能效果；本发明创新性将光纤应用于突破压力和渗透率测试，能精确和快速监测到非润湿性流体突破岩样时刻、波长、温度场和应变场；本发明能实现对裂隙岩的突破压力和渗透系数同步测试，同时对裂隙岩内部裂隙应变(相对变形)和温度变化监测，为突破时间的确定、突破压力计算、突破位置和驱替流体的形态变化提供了良好的探测和追踪系统；本发明涉及的测量结构简单、上下游结构对称、稳定性好，效果显著。
以上，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解得到的变换或者替换，都应该涵盖在本发明的包含范围之内。
Claims (10)
1.一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，其特征在于，其步骤为：
S1：将加工的圆柱岩样上的残留油污用酒精清洗并用烘干箱烘干至岩样重量不再变化，然后测量其干密度、高度、直径和体积参数；
S2：获取裂隙岩样方式，通过现场转型获取，或通过将加工的圆柱体岩样采用巴西劈裂或线切割方式获得裂隙面；
S3：对于完整岩样，用两组份能快速固化的环氧树脂胶将光纤传感器放置在岩样的两端，在40～50℃环境下等待岩样胶水干透后，在岩样表面的环向和轴向分别用环氧树脂胶粘贴FBG光纤传感器或DFOS光纤传感器，固定光纤传感器后，将圆柱岩样放入真空饱和箱饱和岩样；对于裂隙岩，在裂隙面上采用精细刻刀获得布设光纤传感器的沟槽，并用酒精清理表面粉尘后，用环氧树脂胶水将光纤传感器埋设在沟槽中，并恢复裂隙面原有形貌，可按照泥质含量的试验方案铺设泥质材料固结一段时间，用胶布固定裂隙岩样，用环氧树脂胶水粘贴环向和轴向光纤传感器于岩样外表面；
S4：先将岩样两端、内部和外表面的光纤通过上、下部垫块的引出孔，光纤能导入岩芯夹持器围压腔内，然后将光纤依次通过夹持器下端的引出口、引出口连接气动接头和PEEK管后导出到夹持器外，最后将引出光纤一端连接上尾纤，连接后，将转换接头旋紧，利用耐腐蚀的热收缩管或硅胶密封整个试样和上下垫块，使试样和上、下部垫块成为密封耐压的一个整体；
S5：将试样放入岩样夹持器模块中，将光纤传感器连接的尾纤接口和光纤解调仪的接口连接，光纤解调仪的另一端接口与光纤处理系统的电脑连接，实现电脑上数据采集软件实时在线采集岩样两端和侧面的应变和温度数据；
S6：将整个测量装置放置于恒温控制箱或恒温密闭环境，通过围压加载计量泵向围压系统注入围压介质，对岩样加载围压应力；然后关闭上游放空阀、下游放空阀和背压放空阀，断开连通阀，打开上游控制阀，下游控制阀和背压阀，通过抽真空器对测量装置的上、下游抽真空；
S7：待装置处于真空状态稳定后，通过孔压加载计量泵向上游、下游注入非浸湿性或浸湿性流体，同时对测量装置的上、下游注入非浸湿性或浸湿性相加载孔压应力，待测量装置的上、下游压力稳定后，连接并打开压力数据采集卡和数据处理软件，利用围压、上游、下游压力传感器和差压传感器采集压力数据；
S8：进行突破压力和渗透系数同时实验：
采用分步法，逐步加载上游非润湿相注入压力，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游注入系统分级加载孔压压力，第一步注入较小压力P1：压力范围:0～10MPa，第二级压力P2比P1较大：P2压力范围:P1～P1+5MPa，第三级压力P3比P2较大：P3压力范围:P2～P2+5MPa，第i级压力Pi比Pi-1较大：Pi压力范围:Pi～Pi+5MPa,i＝1,2,3…n,每级增幅在5MPa范围内，直至在Pi时下游端光纤监测波长跳动升高，同时U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，在测试过程中，记录下每一级Pi-1的光纤波长μm，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，同时根据达西定律换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k；
S9：打开上游泄压阀和下游泄压阀释放测量装置的上、下游渗透压力，该岩样的突破压力和渗透系数测量实验结束，获得该低渗透岩石岩石的渗透系数k和突破压力Pc，通过分析压力、温度和应变数据，计算出不同温度和压力下非润湿性流体驱替岩样的温度变化、应变以及反映出应力参数。
2.如权利要求1所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，其特征在于，在步骤S8中，采用连续法，以恒定流量Q连续向上游孔压注入非润湿性流体，直至下游检测到下游润湿性流体不断流出，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游以流量Q连续注入非润湿相进行连续加载渗透压应力，直至下游端光纤监测波长跳动升高和U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，在测试过程中，记录下不同时刻光纤波长μm，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度αT变化，根据达西定律换算得被测岩芯得非润湿相得渗透系数k。
3.如权利要求1所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量方法，其特征在于，在步骤S8中，采用瞬态脉冲法，向上游孔压注入非润湿性流体施加一个瞬时脉冲压力ΔP，直至下游检测到下游压力曲线上升至恒定值，首先，关闭下游润湿相注入系统，打开下游背压阀，通过孔压加载注入泵向上游施加一个压力脉冲αP，直至下游压力计显示压力曲线趋于稳定，观察下游端光纤监测波长跳动升高和U型气泡监测预警时，记录此时测量装置的上、下游差压应力Pd，为被测岩芯的非润湿相突破润湿相的突破压力Pc，通过波长公式换算得非润湿相突破时岩芯的应变Δε和温度ΔT变化，根据达西定律，由测试装置上、下游差压应力随时间的衰减曲线换算出岩芯得渗透系数k。
4.一种基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，包括孔压注入模块、突破压测试模块、围压注入模块、光纤温度应变传感模块、岩样夹持器模块和渗透率测试模块；所述孔压注入模块的第一1/8球阀与突破压测试模块的上游孔压传感器通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的下游孔压传感器与渗透率测试模块的下游孔压流出控制球阀通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的上游孔压注入控制球阀与岩样夹持器模块的下部垫块中孔压流体注入管路通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的下游孔压流体流出端的气动三通接口与岩样夹持器模块的下游孔压流体流出管路通过不锈钢耐压钢管连接，所述突破压测试模块的压力传感器的数据采集卡与岩样夹持器模块的围压的压力传感器通过围压压力数据线连接，所述围压注入模块的围压注入泵与岩样夹持器模块的围压的压力传感器通过不锈钢耐压钢管连接，所述岩样夹持器模块的光纤与光纤温度应变传感模块的光纤解调仪通过光纤尾纤连接。
5.如权利要求4所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，所述孔压注入模块包括气瓶、孔压注入泵、泄压球阀、缓存活塞容器、水浴加温箱和水浴箱流体储存罐；所述气瓶与孔压注入泵的注入端通过不锈钢耐压钢管和第一1/8球阀连接，所述孔压注入泵的注出端与缓冲活塞容器通过不锈钢耐压钢管和第一1/8球阀连接，所述孔压注入泵的流体流入口和流体流出口分别与水浴加温箱的流体流出口和流体流入接口相连接，所述缓存活塞容器的上部和下部分别设有第一1/8球阀和泄压球阀，所述水浴箱流体储存罐放置在水浴加温箱内。
6.如权利要求4所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，所述突破压测试模块包括气动三通接口、气液分离仪、气液差压传感器、U型液体管、液位检测仪、高精度差压传感器、上游孔压传感器、下游孔压传感器、数据连接线、压力传感器的数据采集卡、电源转换器、压力数据采集电脑、上游孔压注入控制球阀和下游孔压流出控制球阀；
所述上游孔压传感器与上游孔压注入控制球阀通过不锈钢耐压钢管连接，所述U型液体管与岩样夹持器模块的下游孔压流体流出管路通过不锈钢耐压钢管、第一1/8球阀和气动三通接口相连，所述液位检测仪与压力传感器的数据采集卡通过数据连接线连接，所述气液分离仪和气液差压传感器通过不锈钢耐压钢管连接，所述气液分离仪的一端与岩样夹持器模块的下游孔压流体流出管路通过不锈钢耐压钢管、第一1/8球阀和气动三通接口相连，所述气液差压传感器的一端与下游孔压流出控制球阀相连接，所述高精度差压传感器、上游孔压传感器和下游孔压传感器与压力传感器的数据采集卡通过数据连接线相连接，所述压力传感器的数据采集卡与电源转换器和压力数据采集电脑均通过数据连接线相连接。
7.如权利要求4所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，所述围压注入模块包括外界围压流体介质和围压注入泵，所述外界围压流体介质与围压注入泵通过不锈钢耐压钢管和第一1/8球阀相连，所述围压注入泵的注出端与岩样夹持器模块的围压的压力传感器通过不锈钢耐压钢管连接。
8.如权利要求4所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，所述光纤温度应变传感模块包括光纤采集软件和电脑、以及光纤解调仪，所述光纤解调仪与岩样夹持器模块的光纤通过光纤尾纤相连接，所述光纤解调仪的输出端与光纤采集软件和电脑通过光纤采集的数据线相连接。
9.如权利要求4所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，所述岩样夹持器模块包括光纤、热缩收管或硅胶、圆柱体岩样、垫块上氟橡胶密封圈、上部圆柱体垫块、下部圆柱体垫块、下部垫块中孔压流体注入管路、夹持器的光纤引出通道、内径1/8转1/16的气动接头、底座的氟橡胶密封圈、密封螺栓、下游孔压流体流出管路、围压流体介质流入管路、围压的压力传感器、围压压力数据线、耐高压的围压罩、围压腔、岩样夹持器泄压孔、上部垫块中孔压流体排出管路、上部垫块上光纤引出口、垫块的流体轨迹槽和耐高压底座；
所述围压的压力传感器的一端连接围压注入模块的围压注入泵，所述围压的压力传感器的另一端连接围压流体介质流入管路，所述圆柱体岩样、上部圆柱体垫块和下部圆柱体垫块安装在围压腔内，所述上部圆柱体垫块和下部圆柱体垫块均设有垫块上氟橡胶密封圈，所述上部圆柱体垫块上设有上部垫块上光纤引出口，所述夹持器的光纤引出通道内安装有内径1/8转1/16的气动接头，所述上部圆柱体垫块和下部圆柱体垫块上均设有垫块的流体轨迹槽。
10.如权利要求4所述的基于光纤传感的低渗透岩石突破压力的测量装置，其特征在于，所述渗透率测试模块包括下游孔压控制球阀、背压阀、玻璃容器、小型缓冲容器、手动泵、真空容器、真空泵、气体流量计和高精度电子天平；所述下游孔压控制球阀与突破压测试模块的下游孔压传感器连接，所述玻璃容器的一端与背压阀相连接，所述玻璃容器放置在高精度电子天平上，所述玻璃容器的另一端与气体流量计相连接，所述真空容器与真空泵连接，所述小型缓冲容器与手动泵连接。
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