CN115639083B - 一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置，实验方法包括：根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析。本发明可实现水平井段内应力差异、岩性差异条件下的压裂模拟实验，也可适用于直井等相关问题研究。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，具体的涉及一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置。
背景技术
真三轴压裂模拟实验是研究油气藏压裂开发中裂缝扩展方式和形态的主要物理模拟手段，传统的真三轴加压装置采用机械或液压对岩样施加三向压力，模拟岩样在地层中的原始应力状态。然而，传统的真三轴模拟实验装置在尺寸上具有明显的局限性，相似准则在多场耦合的条件下适用性有限，所得结论和规律与现场实际存在一定差距，尤其是在非均质性较强的储层裂缝扩展规律研究中，小尺寸的模拟实验已无法满足现场实际需求。
现有技术的不足之处在于：
1.模拟实验尺度存在局限性，对非均质性较强储层研究存在限制。
现有压裂实验所采用的岩样，尺寸规格一般在20cm-50cm，由于岩样尺寸规格较小，无法模拟非均质性较强储层的岩石特点，因此，无法实现对非均质性较强储层的研究。
本专利采用实验岩样尺寸规格达2m*2m*1m级别可以更好的模拟非均质性较强储层的岩石特点，实现对非均质性较强储层的研究。然而在实验岩样的2m*1m的面上施加1MPa的应力，根据应力计算公式：
，需要提供压力F=2×106N，而本专利需要在实验岩样的2m*1m的面上施加50MPa级别的应力，那么需要加载压力达到F=50×2×106N=108N级别，因此，本专利相当于需要解决针对千万牛级别压力的承载问题。
2.模拟应力范围存在局限性，无法模拟深地条件下的储层应力状态。
现有压裂实验所采用的岩样，尺寸规格一般在20cm-50cm，与岩样尺寸规格相对应的，现有真三轴压裂模拟实验中对于实验岩样无法实现多簇条件下的压裂模拟实验，或者即使进行多簇条件下的压裂模拟实验，各簇也是设置于同一应力承载体，只能针对同一应力承载体加载三维压力，各簇受到的三维压力相同，这与地层的实际受力状态不同，因此无法有效模拟地层条件下的储层应力状态。
3.传统压裂模拟实验方法的模拟井筒和压裂材料基于相似准则搭建，在多场耦合条件下，所得规律和结论与现场存在一定差距。
由于现有岩样的制备未考虑现场储层岩石的力学特征和岩性特征,因此岩样与现场实际岩样存在差异，另外，室内实验条件下泵注系统未采用现场实际泵注设备，导致压裂实验与现场实际设备也存在差异，这就导致传统压裂模拟实验方法所得规律和结论与现场存在一定差距。另外，由于现有压裂实验所采用的岩样尺寸规格较小，无法在岩样内部进行射孔孔道的模拟，因此压裂实验的结果与实际现场也会存在差距。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法及装置，突破传统实验方法的局限性，更真实的模拟实际压裂条件下的裂缝扩展特征，为压裂设计优化提供参考。具体地，采用了如下技术方案：
一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；
将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；
将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；
实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析;
所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括模拟多簇条件下的压裂模拟实验，所述模拟多簇条件下的压裂模拟实验包括：
在所述超大型真三轴应力加载系统中设置多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，每个所述应力承载体及设置在其内的实验岩样为一簇；
通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；
控制向各应力承载体进行三维压力加载，压力加载完成后，通过泵车提供模拟压裂水压，各个应力承载体被加载的三维应力值由目标区块对应位置储层岩石的应力状态决定;
所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法中，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征制定人工岩样配方，根据目标区块内储层岩石的岩性特征制定人工岩样浇筑方案，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；
将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按照人工岩样配方配备人工岩样材料，将配备的人工岩样材料按照岩样浇筑方案进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后进行养护达到力学性能稳定；
采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在人工岩样内部形成模拟射孔孔道。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法中，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：
根据目标储层岩石力学参数和岩性特征选取天然岩样，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；
对岩样进行切割加工，将模拟井筒置入岩样中，并进行固井措施；
采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在天然岩样内部形成模拟射孔孔道。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，包括：
根据目标区块内储层岩石应力特征，对实验岩样的应力分布和应变情况进行受力模拟计算，在满足预设实验安全系数的前提下，确定应力承载体的制备材料及结构尺寸，所述的应力承载体用于在所述超大型真三轴应力加载系统中设置所述实验岩样。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法中，所述模拟井筒的周壁上沿模拟井筒的中心轴线方向均匀开设多个射孔孔眼，相邻两个射孔孔眼在模拟井筒的径向平面上的相位夹角相同。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法中，所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括：
控制所述超大型真三轴应力加载系统的液压缸向所述实验岩样施加三维压力：控制水平液压缸加载至水平最小主应力，然后控制另一水平液压缸施加水平最大主应力，最后控制垂直液压缸施加垂向应力。
作为本发明的可选实施方式，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，包括：
将实验岩样的模拟井筒与泵注系统连通，所述泵注系统用于向实验岩样泵入压裂液；
控制泵注系统进行小排量试压运行，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置运行正常；
控制泵注系统按照实验方案进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，达到预期实验效果后，结束实验。
本发明同时提供了一种矿场级的真三轴压裂模拟实验装置，包括超大型真三轴应力加载系统、泵注系统和实验数据监测系统：
将实验岩样置于所述超大型真三轴应力加载系统，通过所述超大型真三轴应力加载系统向所述实验岩样施加三维压力，通过所述泵注系统向所述实验岩样施加模拟压裂水压，进行压裂模拟实验；
实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析；
所述的实验岩样的制备过程包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；
将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；
所述超大型真三轴应力加载系统包括多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，可实现多簇条件下的水平井压裂模拟实验；
通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；
控制向各个应力承载体内施加与实验岩样相对应的模拟地层压应力，各个应力承载体内实验岩样对应的模拟地层压应力和模拟压裂水压由目标区块内对应位置储层岩石的力学特征和岩性特征确定；
所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样的制备，采用真实压裂材料制备出与现场实际更贴合的实验岩样，另外通过在实验岩样内部模拟出射孔孔道，这样本实施例的压裂模拟实验极大的还原的现场实际地层情况，所得结论和规律更贴合现场实际情况，尤其是针对非均质性较强、段内岩性差异大及段内应力差较大的储层，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法优势更为凸显，对储层改造施工设计优化具有重要指导意义。具体地，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法具有益效果如下：
1.本发明可容纳更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样，能够模拟岩性差异较大、段内应力差较大的储层压裂裂缝扩展规律。为了满足2m×2m×1m尺寸级别实验岩样的面上承载千万牛级压力，本发明的应力承载体通过整体结构设计与材料选择实现千万牛级压力承载。
本发明的应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定，相对于现有正方体应力承载体，本发明应力承载体的圆弧形结构外廓可以更好的均匀压应力，避免局部应力集中，因此同体积的圆弧形结构的应力承载体可以承载更大的应力。
本发明的应力承载体通过材料选择和实心设置，结合应力承载体的整体结构设计，满足实验岩样千万牛级压力承载的要求。
2. 现有针对尺寸规格一般在20cm-50cm的岩样研究实验时间较短，无法针对裂缝扩展过程进行监测，而本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法可以实现更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样的压裂模拟实验，压裂模拟实验的过程需要一定的时间才能完成，在研究裂缝扩展规律的同时，可以对裂缝监测新技术进行校验和标定。
3. 本发明的应力承载体通过材料选择，结合应力承载体的整体结构设计，满足实验岩样千万牛级应力承载的要求，可模拟高应力地层裂缝扩展。
4. 本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法可以实现更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样的压裂模拟实验，可充分考虑边际效应，采用真实压裂材料和超大尺寸岩样进行模拟实验，所得规律和结论更贴合现场实际。
5. 本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法可以实现更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样的压裂模拟实验，实验成果能够给出不同岩性、地层应力、施工工况条件下的压裂裂缝扩展规律，对非常规油藏开发策略优化具有指导意义，为压裂裂缝扩展规律研究提供了一种全新的思路和方法。
6. 本发明的的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法可以实现更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样的压裂模拟实验，因此，可以采用更长尺寸的模拟井筒，基于本发明的更长尺寸的模拟井筒可以模拟多簇条件下的压裂模拟实验，且每簇可适用独立的应力承载体，可以独立控制向每个应力承载体加载压力，更好的模拟目标区域地层应力情况，压裂模拟实验更接近于地层实际情况，实验结果更具有参考和指导意义。
附图说明：
图1 本发明实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法的流程图；
图2 本发明实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法在进行应力承载体的结构体尺寸设计模拟受力分析图（直径6m）；
图3 本发明实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法在进行应力承载体的结构体尺寸设计模拟受力分析图（直径5m）；
图4 本发明实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法在进行应力承载体的结构体尺寸设计模拟受力分析图（直径4.5m）；
图5 本发明实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法在进行应力承载体的结构体尺寸设计模拟受力分析图（直径4m）；
图6 本发明实施例的应力承载体模拟受力分析图一（60MPa）；
图7 本发明实施例的应力承载体模拟受力分析图二（60MPa）；
图8 本发明实施例的应力承载体模拟受力分析图一（50MPa）；
图9 本发明实施例的应力承载体模拟受力分析图二（50MPa）；
图10 本发明实施例单簇压裂实验布置示意图；
图11 本发明实施例多簇压裂实验布置示意图；
图12 本发明实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法的流程特点简图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例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部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
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，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语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装置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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1所示，本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；
将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；
将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；
实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析。
所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括模拟多簇条件下的压裂模拟实验，所述模拟多簇条件下的压裂模拟实验包括：
在所述超大型真三轴应力加载系统中设置多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，每个所述应力承载体及设置在其内的实验岩样为一簇；
通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；
控制向各应力承载体进行三维压力加载，压力加载完成后，通过泵车提供模拟压裂水压，各个应力承载体被加载的三维应力值由目标区块对应位置储层岩石的应力状态决定;
所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定。
本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样的制备，采用真实压裂材料制备出与现场实际更贴合的实验岩样，另外通过在实验岩样内部模拟出射孔孔道，这样本实施例的压裂模拟实验极大的还原的现场实际地层情况，所得结论和规律更贴合现场实际情况，尤其是针对非均质性较强、段内岩性差异大及段内应力差较大的储层，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法优势更为凸显，对储层改造施工设计优化具有重要指导意义。
现有压裂实验所采用的岩样，尺寸规格一般在20cm-50cm，由于岩样尺寸规格较小，无法模拟非均质性较强储层的岩石特点，因此，无法实现对非均质性较强储层的研究。
本实施例采用实验岩样尺寸规格达2m*2m*1m级别可以更好的模拟非均质性较强储层的岩石特点，实现对非均质性较强储层的研究。然而在实验岩样的2m*1m的面上施加1MPa的应力需要F=2×106N压力，而本实施例需要在实验岩样的2m*1m的面上施加50MPa级别的应力，那么需要加载力达到F=50×2×106N=108N级别。本实施例可容纳更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样，能够模拟岩性差异较大、段内应力差较大的储层压裂裂缝扩展规律。为了满足2m×2m×1m尺寸级别实验岩样的面上承载千万牛级压力，本实施例的应力承载体通过整体结构设计与材料选择实现千万牛级压力承载。
本实施例应力承载体的结构体采用18Ni马氏体时效钢进行搭建,常温下弹性模量可达180GPa，抗拉强度和屈服强度均在2000MPa以上。本实施例应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定，相对于现有正方体应力承载体，本实施例应力承载体的圆弧形结构外廓可以更好的均匀压应力，避免局部应力集中，因此同体积的圆弧形结构的应力承载体可以承载更大的应力。
本实施例的应力承载体采用有限元仿真模拟计算进行结构体主体部分尺寸设计，具体过程如下：
参见图2所示，加压60MPa，应力承载体直径6m；应力集中点最大应力值达到237.4MPa，集中于内壁四个角点，应力集中点周围应力值迅速下降，实验装置整体处于安全稳定状态。
参见图3所示，为进一步优化结构体尺寸结构，在应力加载值不变的前提下，将应力承载体直径缩小至5m，加压60MPa。应力集中点最大应力值达到322.9MPa，集中于内壁四个角点，应力集中点周围应力值迅速下降，实验装置整体处于安全稳定状态。
参见图4所示，为进一步优化结构体尺寸结构，在应力加载值不变的前提下，将应力承载体直径缩小至4.5m，加压60MPa。应力集中点最大应力值达到424.8MPa，集中于内壁四个角点，应力集中点周围应力值迅速下降，实验装置整体处于安全稳定状态。
参见图5所示，为进一步优化结构体尺寸结构，为进一步优化结构体尺寸结构，在应力加载值不变的前提下，将应力承载体直径缩小至4m，加压60MPa，应力集中点最大应力值达到719.8MPa，集中于内壁四个角点，应力急剧上升，压力安全系数小于3.0，不符合结构安全设计要求。
因此，本实施例的应用承载体在60MPa加压需求条件下，最小直径不得小于4.5m。
本实施例的应力承载体通过材料选择，结合应力承载体的整体结构设计，满足实验岩样千万牛级压力承载的要求。
本实施例的实验岩样为2m*2m*1m级别，相对于现有20cm-50cm的岩样尺寸，进行了跨级别的尺寸改变，可尽可能的还原现场实际目标区块内储层岩石的状况，同时实现在实验岩样内部模拟射孔孔道，针对非均质性较强的储层，所得结论和规律更贴合现场实际。
本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法可以实现更大规格尺寸（如2m×2m×1m）级别实验岩样的压裂模拟实验，因此，可以采用更长尺寸的模拟井筒，基于本发明的更长尺寸的模拟井筒可以模拟多簇条件下的压裂模拟实验，且每簇可适用独立的应力承载体，可以独立控制向每个应力承载体加载压力，更好的模拟目标区域地层应力情况，压裂模拟实验更接近于地层实际情况，实验结果更具有参考和指导意义。
为了获取与目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征相同的实验岩样，本实施例的实验岩样可以制备人工岩样，也可以获取天然岩样制备，具体方式如下：
作为本实施例的可选实施方式，本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法中，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征制定人工岩样配方，根据目标区块内储层岩石的岩性特征制定人工岩样浇筑方案，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性，具体的岩石的基础物性包括岩石所属砂岩、砾岩、页岩等；
将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按照人工岩样配方配备人工岩样材料，将配备的人工岩样材料按照岩样浇筑方案进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后进行养护达到力学性能稳定；
采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在人工岩样内部形成模拟射孔孔道。
作为本实施例的可选实施方式，本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：
根据目标储层岩石力学参数和岩性特征选取天然岩样，对岩样进行切割加工，将模拟井筒置入岩样中，并进行固井措施；
采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在天然岩样内部形成模拟射孔孔道。
由上述可知，本实施例采用人工岩样制备和天然岩样制备的方式获取与目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征相同或者相似的实验岩样，同时采用现场实际用到的射孔枪在模拟井筒及实验岩样内部模拟出射孔孔眼及射孔孔道，极大的还原了实验岩样在实际情况下的状态，这样在进行压裂模拟实验时可以获取与实际情况相同的实验结果，具有极大的参考价值。
由于本实施例的实验岩样尺寸规格较大，因此需要提供更大的水压来模拟压裂应力，与此同时，本实施例的真三轴应力加载系统需要能够承载更大压裂应力的应力承载体，具体地，本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，包括：
根据目标区块内储层岩石应力特征，对实验岩样的应力分布和应变情况进行受力模拟计算，目前有2种方法进行受力模拟计算，第一种方法是通过预置在岩样中预置应力应变监测装置进行受力模拟计算。第二种方法是通过液压装置监测应力加载情况。在满足预设实验安全系数的前提下，确定应力承载体的制备材料及结构尺寸，所述的应力承载体用于在所述超大型真三轴应力加载系统中设置所述实验岩样。具体地，所述的安全系数设置不低于3.0。
具体地，参见图6及图7所示，根据目标区块储层岩石水平应力为60MPa，垂向应力为20MPa，对应力承载体的应力分布和应变情况进行受力模拟分析图，参见图8及图9，根据目标区块储层岩石水平应力为50MPa，对应力承载体的应力分布和应变情况进行受力模拟分析图。其中，图6-图9中，应力承载体受到较大应力的四个点为图中A、B、C、D，其中A处需要承受的压应力值最大，因此在进行应力承载体结构及规格尺寸设计时，需要满足A处承受压应力值的要求。
进一步地，本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，可以进行单簇压裂模拟实验和多簇压裂模拟实验的压裂裂缝扩展，该方法适用于水平井和直井压裂模拟，具体地：
参见图10所示，本实施例所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括模拟单簇条件下的压裂模拟实验，所述模拟单簇条件下的压裂模拟实验包括：
在所述超大型真三轴应力加载系统中设置一个应力承载体100，应力承载体内设置实验岩样200；
通过模拟井筒300连通所述实验岩样200；
控制向应力承载体100内施加模拟地层压应力和模拟压裂水压，实现单簇压裂模拟实验。
参见图11所示，本实施例所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括模拟多簇条件下的压裂模型实验，所述模拟多簇条件下的压裂模拟实验包括：
在所述超大型真三轴应力加载系统中设置多个应力承载体100，各个应力承载体100内分别设置实验岩样200，每个所述应力承载体100及设置在其内的实验岩样200为一簇；
通过模拟井筒300依次串联各个所述实验岩样200；
控制向各个应力承载体100内施加与实验岩样相对应的模拟地层应力和模拟压裂水压，各个应力承载体100内实验岩样对应的模拟地层应力和模拟压裂水压由目标区块内对应位置储层岩石的力学特征和岩性特征确定，实现多簇压裂模拟实验。
本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，可根据实验需求模拟不同相位角条件下的射孔孔眼，具体地，所述模拟井筒的周壁上沿模拟井筒的中心轴线方向均匀开设多个射孔孔眼，相邻两个射孔孔眼在模拟井筒的径向平面上的相位夹角相同。
本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括：
控制所述超大型真三轴应力加载系统向所述实验岩样加载三维压力：控制水平液压缸加载至水平最小主应力，然后控制另一水平液压缸施加水平最大主应力，最后控制垂直液压缸施加垂向应力。具体地，参见图7所示，在示意图虚线圆框标注区域，应力承载体100的盖板与用于放置实验岩样200的方形岩样间放置千斤顶，用于施加垂向应力。
本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，包括：
将实验岩样的模拟井筒与泵注系统连通，所述泵注系统用于向实验岩样泵入压裂液；
控制泵注系统进行小排量试压运行，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置运行正常；
控制泵注系统按照实验方案进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，达到预期实验效果后，结束实验。
本实施例的压裂模拟实验的泵注系统采用实际现场施工的泵车、砂车、储液罐、配液罐；动力来源采用真实泵车，其压力和排量贴合现场实际情况。
本实施例的实验数据监测系统包括：分布光纤、应变片、声发射、电磁阵列等监测装置。
参见图12所示，本实施例提供了一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法的主要过程特点为：
制备实验岩样：实验岩样根据目标区域储层岩石力学特征进行制备；
确定模拟井筒方案：本实验方法可以模拟单簇压裂，也可模拟多簇压裂；
搭建井筒模拟装置：定制真实井筒，柱状石蜡样品模拟射孔孔道，固定于模具中在进行浇筑；
实验设备装配：使用推拉托盘将岩样、井筒与应力加载系统进行装配；
进行实验：使用泵车和真实压裂液、支撑剂进行实验；
实验数据监测：包括分布光纤、应变片、声发射、电磁阵列等，且各区块之间相互不产生影响。
本实施例提供了一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，该实验方法用到的装置包括：泵注系统、超大型真三轴应力加载系统、实验数据监测系统、超大尺寸岩样和模拟井筒。泵注系统包括：泵车、砂车、储液罐、配液罐；超大型真三轴应力加载系统包括：应力承载体、特制液压缸；实验数据监测系统包括：分布光纤、应变片、声发射、电磁阵列等监测装置；模拟井筒包括：井筒主体部分和模拟孔深的石蜡柱体。该实验方法的具体操作步骤为：
1. 根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；
2. 根据目标区块储层应力情况，对应力承载体的应力分布和应变情况进行受力模拟计算，安全系数设置不低于3.0，确保实验安全的前提下，确定应力承载体最佳尺寸；
3. 将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；
4.将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中，按实验需求施加压力；
5. 连接泵注系统，将配置好的压裂液导入储液罐中，小排量试压，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置运行正常；
6. 在砂车内放入足量支撑剂，启动泵车进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，压力大幅度骤降后停泵，结束实验；
7. 将岩样取出，观测裂缝形态及分布规律，结合监测所得数据，对压裂裂缝扩展规律、支撑剂运移规律及暂堵剂性能评价等科学问题进行分析。
本实施例同时提供一种矿场级的真三轴压裂模拟实验装置，包括超大型真三轴应力加载系统、泵注系统和实验数据监测系统：
将实验岩样置于所述超大型真三轴应力加载系统，通过所述超大型真三轴应力加载系统向所述实验岩样施加三维压力，通过所述泵注系统向所述实验岩样施加模拟压裂水压，进行压裂模拟实验；
实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析；
所述的实验岩样的制备过程包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备；
将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道。
本实施例的压裂模拟实验的泵注系统采用实际现场施工的泵车、砂车、储液罐、配液罐；动力来源采用真实泵车，其压力和排量贴合现场实际情况。
本实施例的实验数据监测系统包括：分布光纤、应变片、声发射、电磁阵列等监测装置。
进一步地，本实施例的一种矿场级的真三轴压裂模拟实验装置可以实现单簇条件下的压裂实验，参见图6所示，本实施例所述超大型真三轴应力加载系统包括一个应力承载体100，应力承载体内设置实验岩样200；
通过模拟井筒300连通所述实验岩样200；
控制向应力承载体100内施加模拟地层压应力和模拟压裂水压，实现单簇压裂模拟实验。
本实施例的一种矿场级的真三轴压裂模拟实验装置可以实现多簇条件下的压裂实验，参见图11所示，所述超大型真三轴应力加载系统包括多个应力承载体100，各个应力承载体100内分别设置实验岩样200，每个所述应力承载体100及设置在其内的实验岩样200为一簇；
通过模拟井筒300依次串联各个所述实验岩样200；
控制向各个应力承载体100内施加与实验岩样相对应的模拟地层压应力和模拟压裂水压，各个应力承载体100内实验岩样对应的模拟地层压应力和模拟压裂水压由目标区块内对应位置储层岩石的力学特征和岩性特征确定，实现多簇压裂模拟实验。
为充分保证实验安全性，在实验装置下方设置了承压地基。
实施例一
根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法进行详细说明。
本发明提供了一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，该实验方法用到的装置包括：泵注系统、超大型真三轴应力加载系统、实验数据监测系统、超大尺寸岩样和模拟井筒。
1.根据目标区块内储层岩石的力学特征制定人工岩样配方，目标区块储层岩样杨氏模量为25.3GPa，泊松比为0.21，根据岩性特点制定岩样浇筑方案。
2.根据目标区块储层水平应力为60MPa，垂向应力为20MPa，对应力承载体的应力分布和应变情况进行受力模拟计算，参见图6及图7所示，保证实验设备安全系数不低于3.0的前提下，结构体采用18Ni马氏体时效钢进行搭建，常温下弹性模量可达180GPa，抗拉强度和屈服强度均在2000MPa以上。基于应力应变计算，确定应力承载体最佳直径为4m，承压装置受到的最大应力达到719MPa，最大应变为0.435mm。
3.基于现场实际施工方案，制定模拟井筒射孔加工方案，模拟单簇三孔、孔密为6孔/m、相位角为120°条件下的裂缝扩展。
4.将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按预定配方进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后养护28天，使其力学性能达到稳定；
5.在完成岩样养护后，采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在天然岩样内部形成模拟射孔孔道，将岩样放入超大型真三轴应力加载系统中，按实验需求施加压力。
6.连接泵注系统，将配置好的压裂液导入储液罐中，压裂液粘度为20mPa·s，小排量试压，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置正常运行后。
7.在砂车内放入足量40/70目石英砂，启动泵车进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，压力大幅度骤降后停泵，结束实验，实际施工过程中支撑剂的粒径选择是一个区间，40/70目是指70目-40目的粒径区间，常见的有40/70目、30/50目等。
8.将岩样取出，观测裂缝形态及分布规律，结合监测所得数据，对压裂裂缝扩展规律、支撑剂运移规律及暂堵剂性能评价等科学问题进行分析。
实施例二
根据本发明的一个具体实施方案，下面对本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法进行详细说明。
本发明提供了一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，该实验方法用到的装置包括：泵注系统、超大型真三轴应力加载系统、实验数据监测系统、超大尺寸岩样和模拟井筒。
1.根据目标区块内储层岩石的力学特征制定人工岩样配方，目标区块储层岩样杨氏模量为21.7GPa，泊松比为0.18，根据岩性特点制定岩样浇筑方案。
2.根据目标区块储层水平应力为50MPa，对应力承载体的应力分布和应变情况进行受力模拟计算，参见图8及图9所示，保证实验设备安全系数不低于3.0的前提下，结构体采用18Ni马氏体时效钢进行搭建，确定应力承载体直径为3.8m，承压装置受到的最大应力达到583MPa，最大应变为0.535mm。
3.基于现场实际施工方案，制定模拟井筒射孔加工方案，模拟单簇六孔、相位角为60°、孔密为6孔/m、单段三簇条件下的裂缝扩展。
4.将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按预定配方进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后养护28天，使其力学性能达到稳定。
5.在完成岩样养护后，采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在天然岩样内部形成模拟射孔孔道，将岩样放入超大型真三轴应力加载系统中，按实验需求施加压力。
6.连接泵注系统，将配置好的压裂液导入储液罐中，压裂液粘度为100mPa·s，小排量试压，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置正常运行后。
7.在砂车内放入足量30/50目石英砂，启动泵车进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，压力大幅度骤降后停泵，结束实验；实际施工过程中支撑剂的粒径选择是一个区间，30/50目是指50目-30目的粒径区间，常见的有40/70目、30/50目等。
8.将岩样取出，观测裂缝形态及分布规律，结合监测所得数据，对压裂裂缝扩展规律进行分析、支撑剂运移规律及暂堵剂性能评价等科学问题进行分析。
实施例三
本实施例一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，采用了一种区别与上述实施方式及实施例所述的在人工岩样内部模拟射孔孔眼和射孔孔道的方式，具体包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征确定人工岩样的制备工艺；
在模拟井筒上开设开孔模拟射孔孔眼，采用可熔性柱体模拟射孔孔道；
将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按照人工岩样的制备工艺进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后进行养护达到力学性能稳定；
在完成岩样养护后，将可熔性柱体熔化驱出，制得人工岩样；
将人工岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；
实验结束后，将人工岩样取出，观测裂缝形态及分布规律，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，对压裂裂缝扩展规律进行分析。
本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行人工岩样的制备，采用真实压裂材料制备出与现场实际更贴合的人工岩样，另外通过可熔性柱体可以在人工岩样内部模拟出射孔孔道，这样本实施例的压裂模拟实验极大的还原的现场实际地层情况，所得结论和规律更贴合现场实际情况，尤其是针对非均质性较强、段内岩性差异大及段内应力差较大的储层，本发明的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法优势更为凸显，对储层改造施工设计优化具有重要指导意义。
本实施例为了尽可能的还原现场实际目标区块内储层岩石的状况，同时为了在人工岩样内部模拟射孔孔道，具体地，本实施例的人工岩样为2m*2m*1m级别，相对于现有20cm-50cm的岩样尺寸，进行了跨级别的尺寸改变，针对非均质性较强的储层，所得结论和规律更贴合现场实际。本实施例人工岩样的水平应力承载面为2m*1m，当应力达到50MPa时，应力承载体承受压力达到千万牛级别，可模拟高应力地层裂缝扩展。
本实施例的模拟井筒采用真实套管搭建，能够更真实地模拟地层压裂施工。具体地，在模拟井筒的周壁上采用钻孔的方式模拟射孔孔眼。
本实施例通过在浇筑时在射孔孔眼位置处设置可熔性柱体，在浇筑完成后通过物理或者化学方式将可熔性柱体熔化驱出，即在人工岩样内部模拟射孔孔道。具体地，所述的可熔性柱体可采用石蜡柱体，在完成岩样养护后，采用70℃热水循环将石蜡柱体融化驱出。
进一步地，本实施例的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，在确定人工岩样的制备工艺后包括：
按照所述确定人工岩样的制备工艺制备小型岩样试样，所述小型岩样试样的尺寸与人工岩样的尺寸等比例缩小；
针对所述小型岩样试样进行力学特征和岩性特征分析，判断是否满足目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征要求；
若判断结果为是，则按照所述确定人工岩样的制备工艺制备人工岩样，若判断结果为否，则重新确定人工岩样的制备工艺。
本实施例先根据确定的人工岩样的制备工艺制备小型岩样试样，并进行力学和岩性测试分析，判断人工岩样的制备工艺是否可以制备出符合要求的人工岩样，避免直接制备大型人工岩样后不符合制备需求，而导致大量的资源浪费。具体地，本实施例的小型岩样试样的尺寸规格不大于人工岩样尺寸规格的1/3。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，包括：
采用实验岩样的尺寸规格为2m*2m*1m级别；
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；
将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；
将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验；
将实验岩样的模拟井筒与泵注系统连通，所述泵注系统用于向实验岩样泵入压裂液，所述泵注系统采用实际现场施工的泵车、砂车、储液罐、配液罐；
控制泵注系统进行小排量试压运行，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置运行正常；
控制泵注系统按照实验方案进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，达到预期实验效果后，结束实验；
实验结束后，将实验岩样取出，观测裂缝形态及分布规律，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析，对压裂裂缝扩展规律、支撑剂运移规律及暂堵剂性能评价的科学问题进行分析;
所述将实验岩样放入超大型真三轴应力加载系统中进行压裂模拟实验包括模拟多簇条件下的压裂模拟实验，所述模拟多簇条件下的压裂模拟实验包括：
在所述超大型真三轴应力加载系统中设置多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，每个所述应力承载体及设置在其内的实验岩样为一簇；
通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；
控制向各应力承载体进行三维压力加载，控制水平液压缸加载至水平最小主应力，然后控制另一水平液压缸施加水平最大主应力，最后控制垂直液压缸施加垂向应力，应力加载完成后，通过泵车提供模拟压裂水压，各个应力承载体被加载的三维应力值由目标区块对应位置储层岩石的应力状态决定;
所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定；
根据目标区块内储层岩石应力特征，对实验岩样的应力分布和应变情况进行受力模拟计算：通过预置在岩样中预置应力应变监测装置进行受力模拟计算，或者通过液压装置监测应力加载情况，在满足预设实验安全系数的前提下，确定应力承载体的制备材料及结构尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：
根据目标区块内储层岩石的力学特征制定人工岩样配方，根据目标区块内储层岩石的岩性特征制定人工岩样浇筑方案，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；
将模拟井筒置于岩样浇筑模具中并固定，按照人工岩样配方配备人工岩样材料，将配备的人工岩样材料按照岩样浇筑方案进行岩样浇筑，浇筑过程中加以振捣消泡，浇筑完成后进行养护达到力学性能稳定；
采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在人工岩样内部形成模拟射孔孔道。
3.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道包括：
根据目标储层岩石力学参数和岩性特征选取天然岩样，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；
对岩样进行切割加工，将模拟井筒置入岩样中，并进行固井措施；
采用射孔枪伸入模拟井筒内部发射射孔弹，在所述模拟井筒的周壁上形成模拟射孔孔眼，在天然岩样内部形成模拟射孔孔道。
4.根据权利要求1所述的一种矿场级的真三轴水力压裂模拟实验方法，其特征在于，所述模拟井筒的周壁上沿模拟井筒的中心轴线方向均匀开设多个射孔孔眼，相邻两个射孔孔眼在模拟井筒的径向平面上的相位夹角相同。
5.一种矿场级的真三轴压裂模拟实验装置，其特征在于，包括超大型真三轴应力加载系统、泵注系统和实验数据监测系统：将实验岩样置于所述超大型真三轴应力加载系统，通过所述超大型真三轴应力加载系统向所述实验岩样施加三维压力，控制水平液压缸加载至水平最小主应力，然后控制另一水平液压缸施加水平最大主应力，最后控制垂直液压缸施加垂向应力，通过所述泵注系统向所述实验岩样施加模拟压裂水压，进行压裂模拟实验；
将实验岩样的模拟井筒与泵注系统连通，所述泵注系统用于向实验岩样泵入压裂液，所述泵注系统采用实际现场施工的泵车、砂车、储液罐、配液罐；
控制泵注系统进行小排量试压运行，检查管线各处的密封性完好，开启实验数据监测系统，检查各监测装置运行正常；
控制泵注系统按照实验方案进行压裂模拟实验，观测泵压曲线，达到预期实验效果后，结束实验；
实验结束后，将实验岩样取出，结合压裂模拟实验过程中监测的实验数据，进行实验岩样压裂模拟实验结果分析；
所述的实验岩样的制备过程包括：
采用实验岩样的尺寸规格为2m*2m*1m级别；
根据目标区块内储层岩石的力学特征和岩性特征进行实验岩样制备，其中，所述的力学特征包括目标区块内储层岩石的杨氏模量和泊松比，所述的岩性特征包括目标区块内储层岩石的基础物性；
将模拟井筒置于所述实验岩样内部，所述模拟井筒的周壁上模拟射孔孔眼，在实验岩样内部对应模拟井筒的射孔孔眼模拟射孔孔道；
所述超大型真三轴应力加载系统包括多个应力承载体，各个应力承载体内分别设置实验岩样，可实现多簇条件下的水平井压裂模拟实验；
通过模拟井筒依次串联各个所述实验岩样；
控制向各个应力承载体内施加与实验岩样相对应的模拟地层压应力，各个应力承载体内实验岩样对应的模拟地层压应力和模拟压裂水压由目标区块内对应位置储层岩石的力学特征和岩性特征确定；
所述的应力承载体为采用马氏体时效钢制成，所述应力承载体的整体外廓呈圆弧形结构，内部具有用于放置所述实验岩样的方形岩样间，所述应力承载体外廓的最小直径基于应力应变计算确定；
根据目标区块内储层岩石应力特征，对实验岩样的应力分布和应变情况进行受力模拟计算：通过预置在岩样中预置应力应变监测装置进行受力模拟计算，或者通过液压装置监测应力加载情况，在满足预设实验安全系数的前提下，确定应力承载体的制备材料及结构尺寸。
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