超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测装置及方法

1.一种超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测装置，其特征在于：包括真三轴加载系统、声发射监测系统、超临界CO2压裂系统、温度控制系统和变形测试系统；真三轴加载系统用于对页岩试件加载不同应力；声发射监测系统包括声发射仪和声发射传感器，用于监测真三轴条件下超临界CO2压裂页岩试件裂纹扩展的声发射特征、平面与三维损伤定位、以及裂纹的起裂位置和演化过程；超临界CO2压裂系统用于向页岩试件内部注入超临界状态的CO2；温度控制系统用于保持二氧化碳处于超临界状态；变形测试系统用于测量超临界二氧化碳压裂时，页岩试件的变形。
2.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测装置，其特征在于：所述真三轴加载系统用于对页岩试件加载不同的应力，页岩试件的轴向应力、水平应力由作动器加载，轴向载荷2000kN，水平载荷达1500kN。
3.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测装置，其特征在于：所述超临界CO2压裂系统包括二氧化碳气瓶、高精度注塞泵和高压气管，二氧化碳气瓶向高精度注塞泵持续提供二氧化碳气体，注塞泵将二氧化碳加压成超临界状态，最大压力为50MPa，并通过高压气管注入页岩试件中，压裂过程中可以保持恒压。
4.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测装置，其特征在于：所述温度控制系统用于保持二氧化碳处于超临界状态，采用恒温油浴保持温度恒定，最高温度为100℃，精度为0.1℃。
5.根据权利要求1所述的一种超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测装置，其特征在于：所述变形测试系统用于测量超临界二氧化碳压裂时页岩试件的变形，超临界二氧化碳压裂时，页岩试件在三个方向的变形采用高精度数字位移传感器监测，量程为0-10mm,分辨率0.001mm，精度为0.1％。
6.一种超临界二氧化碳压裂页岩损伤定位监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：试件加工：将现场取回的页岩块在岩样加工室制作为200mm×200mm×200mm立方体，然后在试件中心钻φ20mm×150mm、φ30mm×150mm两种规格的压裂孔；
步骤二：将压裂管放入试件的压裂孔中，然后向孔中注入593固化剂和环氧树脂，质量比为1：5.45，放置2天，让压裂管与压裂孔管壁粘贴牢固，达到密封效果；其中密封段为
80mm，压裂段为70mm；
步骤三：将试件放入三轴加载装置中，压裂管路与注塞泵连接，在承压板上粘贴好声发射传感器，并与声发射仪连接好，然后用作动器向试件加一定的水平应力和轴向应力；
步骤四：启动恒温水浴，将试件和高压管路加热，保持恒定温度，确保注入的二氧化碳在试件和管路中处于超临界状态；
步骤五：开启声发射仪，设置好声发射参数、所需采集的数据和图形；
步骤六：启动注塞泵，向试件中注入二氧化碳，并加压，使二氧化碳变为超临界状态；
监测注塞泵注入二氧化碳的流量和流速，在加压的同时，监测试件压裂过程中的声发射特征、平面损伤定位、三维损伤定位数据；
步骤七：实验压裂结束后，观察压裂孔的破坏特征与方向，并拍照，分析压裂数据与声发射数据。

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