面向水力压裂模拟试验的裂缝形态电学监测方法

摘要

本发明公开了一种面向水力压裂室内试验，对裂缝形态电学手段监测的一种方法，可在保持压裂后的岩石试件完整性的情况下，获取试件内部裂缝的形态特征。该方法是在浇筑水泥人工试件时，在内部加入多根均匀排列的导电石墨棒阵列，待人工试件成形固结后，向试件内部泵注压裂液形成水力裂缝时，裂缝面延伸会切断其所经过的石墨棒。通过测量各个石墨棒电阻变化能够判断裂缝是否延伸至该区域，尤其是当石墨棒阵列足够密的时候，能够据此确定裂缝的位置和形态。

说明书

技术领域

本发明是针对水力压裂模拟试验运用电学监测裂缝形态的方法，尤其涉及在不破坏试件 的情况下来确定裂缝的分布与形态。

背景技术

水力压裂是提高油气采收率的一项重要的措施，而室内压裂试验是研究裂缝扩展的重要 手段，而在目前较为简易的裂缝的检测方法是在压裂试验结束之后砸开试件来判断裂缝的形 态。而在砸开试件的过程中很容易破坏的原有压开的裂缝形态，给裂缝形态的观测带来一定 的困难。

除此之外，现有的确定裂缝形态的方法还有

(1)声发射方式

利用裂缝延伸过程中产生声发射现象，用多个声发射探头来对裂缝定位。该方法对设备 要求较高，调试复杂，对裂缝定位精度也不高。

(2)CT扫描方式

对压裂后的试件进行CT扫描，可以很直观显示裂缝的形态，但操作复杂，成本很高。

(3)超声波探测方式

运用超声波探测裂缝技术，其特点是灵敏度高，方便快捷，成本低。但其受人为操作影 响较大。

综上，可以看出，目前对裂缝形态的监测方法有很多方法，但是其模拟方法还存在许多 不足之处，因此需要设计这样一种简易操作较为简单的电学检测裂缝方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种电学手段来监测裂缝的位置和形态的试验方法，可在保持压裂 后的岩石试件完整性的情况下，获取试件内部裂缝的形态特征。该方法是在浇筑水泥人工试 件时，在内部加入多根均匀排列的导电石墨棒阵列，待人工试件成形固结后，向试件内部泵 注压裂液形成水力裂缝，裂缝的延伸会切断石墨棒。通过测量各个石墨棒电阻变化能够判断 裂缝是否延伸至该区域，尤其是当石墨棒阵列足够密的时候，能够据此确定裂缝的位置和形 态。

如上所述的一种电学手段检测裂缝形态的方法，其中，均匀分布的石墨棒组成N×N阵列， 石墨棒的长度需与试件的最长边长度相同，所有石墨棒均两端对齐并用栅格片固定，平行排 列，其中每个定位栅格片均与试件模子的某一较小端面相符合。

如上所述的一种电学手段检测裂缝形态的方法，其中，石墨棒阵列需放入模子中，注意 石墨棒两端接头的防护，同时安装人工井筒，向模子内浇筑水泥砂浆，制作内部嵌有石墨棒 的人工试件。

如上所述的一种电学手段检测裂缝形态的方法，其中，试件放入三轴试验机，对试件施 加三轴压力，其中与石墨棒垂直的端面施加最小主应力。

如上所述的一种电学手段检测裂缝形态的方法，其中，用万用表测量每个石墨棒的电阻， 并将电阻阻值有较大变化的石墨棒做好标记，在与石墨棒垂直的试件端面上用一圆滑的封闭 线将这些石墨棒圈起来，则该封闭曲线围成的区域即为裂缝的位置和形状。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中

图1为制作人工试件的模子。

图2为石墨棒用栅格片固定后形成的石墨棒阵列。

图3为嵌入石墨棒阵列的人工试件的电学手段检测裂缝形态的方法。

图4为裂缝位置与形态的描绘方法，将电阻值明显增大的石墨棒用平滑闭合曲线圈起。

附图标号说明：

1、模子2、人工试件3、石墨棒阵列4、栅格片5、井筒6、加压泵7、 压裂管线8、万用表9、裂缝的形状轮廓曲线

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面通过具体的实施例子并 结合附图对本发明作进一步的详细描述。

一种电测法检测裂缝形态的试验方法，包括人工试件1，内部嵌入石墨棒阵列2，施加三 轴载荷并开加泵5压裂，压裂所形成的横截裂缝切断石墨棒，用万用表7测量每根石墨棒电 阻的变化，在与石墨棒垂直的人工试件1的端面上，用一封闭曲线8将电阻值变化较大的石 墨棒圈起来，则该曲线8即为裂缝的形态轮廓。

制作N×N的石墨棒阵列2，石墨棒的长度需与人工试件的最长边的长度相同，所有石墨 棒均两端对齐呈平行排列，并用两个栅格片固定，其中定位栅格片与人工试件模子的较小端 面大小相一致。

将制作好的石墨棒阵列放入模子中，注意石墨棒两端接头的防护，同时安装人工井筒， 注意井筒与石墨棒之间的距离。

向模子内浇筑水泥砂浆，制作内部嵌有石墨棒的岩石试件，候凝7天。

将试件放入三轴试验机，对试件施加三轴压力，其中与石墨棒垂直的端面施加最小主应 力。

通过人工井筒向试件内部注入压裂液，压裂水泥试件，形成的横截裂缝会切断与之接触 的石墨棒。

取下试件，用万用表测量每个石墨棒的电阻，并将电阻阻值有较大变化的石墨棒做好标 记，在与石墨棒垂直的试件端面上用一圆滑的封闭线将这些石墨棒圈起来，则该封闭曲线围 成的面即为裂缝的形状。

以上所述即为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域 的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的同等变化与修改，均应属于本 发明的保护范围。