页岩中裂缝扩展的物理模拟系统及方法

1.一种页岩中裂缝扩展的物理模拟系统，包括：
钻机，其在待模拟的页岩试样的预定位置处预制模拟井眼；
密封机，其采用密封材料对放入所述模拟井眼中的模拟射孔套管与所述模拟井眼之间的缝隙进行密封；
机床，其在多个加载板的端面上预制监测孔；
真三轴物理模拟试验机，其对放入其三轴加载室内的压裂试样进行模拟三向地应力的加载，所述压裂试样为被加载板夹持的经过所述钻机和密封机处理后的待模拟的页岩试样；
水力压裂伺服泵压控制系统，其给所述压裂试样提供压裂液以模拟水力压裂过程；
声发射三维空间定位监测设备，其对所述模拟水力压裂过程进行实时监测；
工业CT机，其对水力压裂前后的压裂试样进行断面扫描。
2.根据权利要求1所述的物理模拟系统，其特征在于，还包括：
切割机，其将采集到的页岩加工成设定尺寸的立方体形，以作为所述待模拟的页岩试样。
3.根据权利要求1所述的物理模拟系统，其特征在于，
每个加载板的端面上沿对角线方向预制有两个监测孔，且在所述页岩试样的与模拟水平最大地应力方向和垂向应力方向垂直的表面上分别放置各个加载板。
4.一种页岩中裂缝扩展的物理模拟方法，包括：
步骤一、在待模拟的页岩试样的预定位置处预制模拟井眼，将模拟射孔套管放入所述模拟井眼中，采用密封材料对所述模拟射孔套管与所述模拟井眼之间的缝隙进行密封，并且在多个加载板的端面上预制监测孔，用加载板夹持经过处理后的待模拟的页岩试样以得到压裂试样；
步骤二、将所述压裂试样放入真三轴物理模拟试验机的三轴加载室内进行模拟三向地应力加载；
步骤三、利用水力压裂伺服泵压控制系统给所述压裂试样提供压裂液以模拟水力压裂过程，同时利用声发射三维空间定位监测设备对所述模拟水力压裂过程进行实时监测；
步骤四、对水力压裂前后的压裂试样进行裂缝形态的描述。
5.根据权利要求4所述的物理模拟方法，其特征在于，在进行步骤一之前还包括：将采集到的页岩加工成设定尺寸的立方体形，以作为所述待模拟的页岩试样。
6.根据权利要求4所述的物理模拟方法，其特征在于，在步骤一中，
在每个加载板的端面上沿对角线方向预制两个监测孔，且在所述压裂试样的与模拟水平最大地应力方向和垂向应力方向垂直的表面上分别放置各个加载板。
7.根据权利要求6所述的物理模拟方法，其特征在于，将声发射三维空间定位监测设备的声发射探头置于所述加载板的监测孔内且与所述加载板接触。
8.根据权利要求4所述的物理模拟方法，其特征在于，所述裂缝形态的描述包括：
利用工业CT机对水力压裂前后的试样进行多断面扫描，对压裂前后的裂缝形态进行描述；
对水力压裂后的压裂试样进行剖切，直接观测剖切后的试样并对裂缝形态进行描述；
根据声发射三维空间定位监测设备的记录数据对水力压裂过程中裂缝的产生与扩展进行分析，并通过与所述断面扫描和所述直接观测得到的结果进行对比对裂缝形态进行描述。
9.根据权利要求8所述的物理模拟方法，其特征在于，在对所述裂缝形态的描述步骤之后还包括将水力压裂过程中的模拟参数与现场参数进行对比验证的步骤，具体为：
将水力压裂物理模拟过程中的水力压裂泵压曲线与现场泵压曲线进行对比验证；
将直接观测水力压裂后剖切试样得到的裂缝描述和声发射三维空间定位监测设备的记录数据与现场微地震监测事件进行对比验证。
10.根据权利要求4所述的物理模拟方法，其特征在于，所述密封材料为环氧树脂。

暂无