CN210343328U - 水化数据采集装置及水化应力场获取系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供了一种水化数据采集装置及水化应力场获取系统，该系统包括：水化数据采集装置，用于采集岩样在不同水化阶段的吸液量及岩样图像；水化应力场获取装置，用于根据吸液量及岩样图像获取岩样在不同水化阶段的水化应力场；水化数据采集装置包括：压裂液容器，其具有顶盖；开设于顶盖上的岩样容纳口，当岩样置于岩样容纳口时，岩样至少部分地浸入位于压裂液容器内的压裂液中；吸液量检测装置，用于实时获取岩样在不同水化阶段的吸液量；图像采集装置，用于采集岩样在不同水化阶段的岩样图像，以用于获取岩样的水化应力场。本说明书实施例可以在获取岩样在不同水化阶段的吸液量的同时，获取岩样在不同水化阶段的表面结构的变化。

Description

水化数据采集装置及水化应力场获取系统

技术领域

本说明书涉及技术领域，尤其是涉及一种水化数据采集装置及水化应力场获取系统。

背景技术

鉴于页岩储层的致密性，开发页岩油气时需要先进行压裂操作，使页岩储层中形成高导流通道以实现页岩油气的经济有效开发。在页岩初次压裂后，页岩气产量常常初期很高，但衰减迅速。近些年来，国内外出现页岩气重复压裂施工操作，既在初次压裂产量递减后，实施二次压裂，形成复杂缝网进行二次开发。

由于页岩储层中含有水敏性粘土矿物，当与钻井液接触时，页岩储层会吸水膨胀(即水化)。因此，页岩储层的这种高毛管力作用及黏土的吸附作用，使得页岩储层在初次压裂时压裂液返排率非常低，大量压裂液滞留在页岩储层中，压裂液与页岩的相互作用会引起岩石微观结构损伤，改变页岩属性(例如降低了页岩储层的强度)，并且改变了页岩储层的应力场分布。实际上，压裂液对页岩的水化作用是重复压裂施工设计的重要基础。因此，研究页岩储层水化过程中的应力场分布具有重要意义。

实用新型内容

本说明书实施例的目的在于提供一种水化数据采集装置，以便于在获取岩样在不同水化阶段的吸液量的同时，获取岩样在不同水化阶段的表面结构的变化。

为达上述目的，一方面，本说明书实施例提供了一种水化数据采集装置，包括：

压裂液容器，其具有顶盖；

开设于所述顶盖上的岩样容纳口，当岩样置于所述岩样容纳口时，所述岩样至少部分地浸入位于所述压裂液容器内的压裂液中；

吸液量检测装置，用于实时获取所述岩样在不同水化阶段的吸液量；

图像采集装置，用于采集所述岩样在不同水化阶段的岩样图像，以用于获取所述岩样的水化应力场。

本说明书一实施例中，所述水化数据采集装置还包括：

位于所述压裂液容器内的岩样支座；所述岩样支座的下端固定于所述压裂液容器上；所述岩样支座的上端位于所述岩样容纳口的正下方，以用于支撑岩样。

本说明书一实施例中，所述吸液量检测装置包括与所述压裂液容器配合形成连通器的量筒。

本说明书一实施例中，所述水化数据采集装置还包括：

补光灯，用于为所述图像采集装置的岩样图像采集进行补光。

本说明书一实施例中，所述岩样容纳口的形状包括正方形。

另一方面，本说明书实施例提供了一种水化应力场获取系统，包括：

水化数据采集装置，用于采集岩样在不同水化阶段的吸液量及岩样图像；

水化应力场获取装置，用于根据所述吸液量及岩样图像获取所述岩样在不同水化阶段的水化应力场；

其中，所述水化数据采集装置包括：

压裂液容器，其具有顶盖；

开设于所述顶盖上的岩样容纳口，当岩样置于所述岩样容纳口时，所述岩样至少部分地浸入位于所述压裂液容器内的压裂液中；

吸液量检测装置，用于实时获取所述岩样在不同水化阶段的吸液量；

图像采集装置，用于采集所述岩样在不同水化阶段的岩样图像，以用于获取所述岩样的水化应力场。

本说明书一实施例中，所述水化数据采集装置还包括：

位于所述压裂液容器内的岩样支座；所述岩样支座的下端固定于所述压裂液容器上；所述岩样支座的上端位于所述岩样容纳口的正下方，以用于支撑岩样。

本说明书一实施例中，所述吸液量检测装置包括与所述压裂液容器配合形成连通器的量筒。

本说明书一实施例中，所述水化数据采集装置还包括：

补光灯，用于为所述图像采集装置的岩样图像采集进行补光。

本说明书一实施例中，所述岩样容纳口的形状包括正方形。

由以上本说明书实施例提供的技术方案可见，通过本说明书实施例的水化数据采集装置可以在获取岩样在不同水化阶段的吸液量的同时，获取岩样在不同水化阶段的表面结构的变化。后续通过对这种表面结构的变化，可以定量计算岩样在不同水化阶段的应变场分布，从而为后续实现页岩油气的经济有效开发提供了有利基础。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本说明书一些实施例中的水化应力场获取系统的结构示意图；

图2为本说明书一些实施例中的水化应力场获取系统在使用状态下的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书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说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。例如在下面描述中，在第一部件上方形成第二部件，可以包括第一部件和第二部件以直接接触方式形成的实施例，还可以包括第一部件和第二部件以非直接接触方式(即第一部件和第二部件之间还可以包括额外的部件)形成的实施例等。

而且，为了便于描述，本说明书一些实施例可以使用诸如“在…上方”、“在…之下”、“顶部”、“下方”等空间相对术语，以描述如实施例各附图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件之间的关系。应当理解的是，除了附图中描述的方位之外，空间相对术语还旨在包括装置在使用或操作中的不同方位。例如若附图中的装置被翻转，则被描述为“在”其他元件或部件“下方”或“之下”的元件或部件，随后将被定位为“在”其他元件或部件“上方”或“之上”。

参考图1所示，本说明书一些实施例中的水化应力场获取系统可以包括水化应力场获取装置60和水化数据采集装置。其中，水化数据采集装置可以用于采集岩样在不同水化阶段的吸液量及岩样图像；水化应力场获取装置60可以用于根据所述吸液量及岩样图像获取所述岩样在不同水化阶段的水化应力场。

请继续参考图1所示，所述水化数据采集装置可以包括压裂液容器10、岩样容纳口12、吸液量检测装置20和图像采集装置40。压裂液容器10具有顶盖11，岩样容纳口12开设于所述顶盖11上。结合图2所示，当岩样30置于所述岩样容纳口12时，所述岩样30至少部分地浸入位于所述压裂液容器10内的压裂液中，以便于实现水化。吸液量检测装置20可以用于实时获取所述岩样30在不同水化阶段的吸液量。图像采集装置40可以用于采集所述岩样在不同水化阶段的岩样图像，以用于获取所述岩样的水化应力场。

在本说明书一些实施例中，不同水化阶段可以预设设定，例如从岩样30置于所述岩样容纳口12时开始，可以将整个完整的水化过程按时间划分为若干个水化阶段。比如，可以每水化一小时作为一个水化阶段，如此，假设整个水化过程为10个小时，则可以划分出十个水化阶段。相应的，图像采集装置40可以根据设定的水化阶段定时进行岩样30图像采集，具体而言，图像采集装置40可以采集岩样30在每个水化阶段的开始阶段及结束阶段对应的表面结构图像。如此，通过这种水化数据采集装置就可以在获取岩样在不同水化阶段的吸液量的同时，还可以获取岩样在不同水化阶段的表面结构的变化。

在本说明书一实施例中，为方便肉眼观察，压裂液容器10可以为具有一定强度的玻璃材质，由于岩样30通常为正四棱柱体或圆柱体结构，因此，岩样容纳口12的形状可以为正方形或圆形，以与岩样30的形状相配合。在本说明书实施例中，岩样30可以通过任何合适连接的置于岩样容纳口12内；例如如图1所示，所述水化数据采集装置还可以包括位于所述压裂液容器10内的岩样支座13；所述岩样支座13的下端可以固定于所述压裂液容器10上；所述岩样支座13的上端位于所述岩样容纳口12的正下方，以用于支撑岩样30。当然，在其他实施例中，还可以在所述顶盖11位于所述岩样容纳口12的位置设有卡槽或卡爪等结构，以便于当岩样30置于所述岩样容纳口12时，可以支撑岩样30。

在本说明书一实施例中，所述吸液量检测装置20可以为液位检测装置(液位检测传感器等)，当岩样30置于所述岩样容纳口12时，此时液位检测装置会输出一个液位高度值，而随着岩样30水化过程的推进，岩样30会不断吸收压裂液，从而导致液位高度会逐渐下降。因此，通过测量每个水化阶段的开始阶段及结束阶段对应的液位高度，就可以获取岩样在对应水化阶段的吸液量。在本说明书另一实施例中，为降低成本，所述吸液量检测装置20可以为量筒。该量筒可以与所述压裂液容器10配合形成连通器，以便于检测水化过程中的液位高度变化。

在本说明书一实施例中，所述图像采集装置40可以为具有一定性能要求的照相机或摄像机，以便于可以获得符合要求的岩样30表面微观影像。如图1和图2所示，为了便于拍摄，所述水化数据采集装置还可以设有图像采集装置支架41，所述图像采集装置40可以悬挂于所述图像采集装置支架41上。进一步地，如图1和图2所示，所述水化数据采集装置还可以包括一个或多个补光灯50，以便于在外界光线不足的情况下，为所述图像采集装置40的岩样图像采集进行补光。为了达到更好的补光效果，如图1和图2所示，所述水化数据采集装置还可以设有高度可调的补光灯支架51，所述补光灯50可以安装于所述补光灯支架51的上部。

在本说明书一实施例中，岩样30可以制备成长、宽、高分别为10cm、10cm和1cm的正方形薄片，并且要求岩样30各表面具有较佳的平行度，尤其是上表面(即被拍摄观察的表面)的平行度行度误差不超过0.2％。在此基础上，还可以对被拍摄观察的表面进行散斑制作，要求散斑尺寸尽量小，以获得数字图像相关技术的更高的计算精度。例如，在本说明书一示例性实施例中，可以采用先喷涂黑色漆，再喷涂随机白色细小斑点方法制作散斑，散斑直径大小在2-5个像素点，进一步地，散斑制作喷涂漆料可以选取防水漆，以避免水化中压裂液对散斑质量的影响。此外，为了达到更好的水化效果，在进行水化实验之前，岩样30需要进行干燥处理。

在本说明书一实施例中，当需要进行泥页岩水化实验，如图2所示，可以将压裂液装入水化装置中，并将岩样30置于所述岩样容纳口12内，此时读取吸液量检测装置20输出的液位高度值可以作为基准值。相应的，根据设定的水化阶段，图像采集装置40可以定时对岩样30进行图像采集。

在本说明书一实施例中，水化应力场获取装置60可以为配置有图像处理及数据分析软件的计算机设备，例如图1和图2所示。图像采集装置40采集的图像可以提供给出水化应力场获取装置60，以便于水化应力场获取装置60可以根据所述吸液量及岩样图像获取所述岩样在不同水化阶段的水化应力场。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的方法或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种水化数据采集装置，其特征在于，包括：

压裂液容器，其具有顶盖；

开设于所述顶盖上的岩样容纳口，当岩样置于所述岩样容纳口时，所述岩样至少部分地浸入位于所述压裂液容器内的压裂液中；

吸液量检测装置，用于实时获取所述岩样在不同水化阶段的吸液量；

图像采集装置，用于采集所述岩样在不同水化阶段的岩样图像，以用于获取所述岩样的水化应力场。

2.如权利要求1所述的水化数据采集装置，其特征在于，所述水化数据采集装置还包括：

位于所述压裂液容器内的岩样支座；所述岩样支座的下端固定于所述压裂液容器上；所述岩样支座的上端位于所述岩样容纳口的正下方，以用于支撑岩样。

3.如权利要求1所述的水化数据采集装置，其特征在于，所述吸液量检测装置包括与所述压裂液容器配合形成连通器的量筒。

4.如权利要求1所述的水化数据采集装置，其特征在于，所述水化数据采集装置还包括：

补光灯，用于为所述图像采集装置的岩样图像采集进行补光。

5.如权利要求1所述的水化数据采集装置，其特征在于，所述岩样容纳口的形状包括正方形。

6.一种水化应力场获取系统，其特征在于，包括：

水化数据采集装置，用于采集岩样在不同水化阶段的吸液量及岩样图像；

水化应力场获取装置，用于根据所述吸液量及岩样图像获取所述岩样在不同水化阶段的水化应力场；

其中，所述水化数据采集装置包括：

压裂液容器，其具有顶盖；

开设于所述顶盖上的岩样容纳口，当岩样置于所述岩样容纳口时，所述岩样至少部分地浸入位于所述压裂液容器内的压裂液中；

吸液量检测装置，用于实时获取所述岩样在不同水化阶段的吸液量；

图像采集装置，用于采集所述岩样在不同水化阶段的岩样图像，以用于获取所述岩样的水化应力场。

7.如权利要求6所述的水化应力场获取系统，其特征在于，所述水化数据采集装置还包括：

位于所述压裂液容器内的岩样支座；所述岩样支座的下端固定于所述压裂液容器上；所述岩样支座的上端位于所述岩样容纳口的正下方，以用于支撑岩样。

8.如权利要求6所述的水化应力场获取系统，其特征在于，所述吸液量检测装置包括与所述压裂液容器配合形成连通器的量筒。

9.如权利要求6所述的水化应力场获取系统，其特征在于，所述水化数据采集装置还包括：

补光灯，用于为所述图像采集装置的岩样图像采集进行补光。

10.如权利要求6所述的水化应力场获取系统，其特征在于，所述岩样容纳口的形状包括正方形。

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