用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置及利用其研究低温诱导热应力致裂的实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置及利用其研究低温诱导热应力致裂的实验方法，所述实验装置包括显微镜、操作台、压紧装置、冷却液喷射装置以及高温干燥箱；操作台安装在所述显微镜的载物台上，所述操作台的上表面设有用于容置岩心的容纳槽；压紧装置具有位于所述容纳槽内且用于与所述容纳槽的内壁配合压紧所述岩心的压紧部；冷却液喷射装置安装在所述操作台上，所述冷却液喷射装置具有用于与冷却液源连接的进液口、以及用于向所述岩心上浇注冷却液的出液口；以及，高温干燥箱用于容置所述岩心并对所述岩心恒温加热。

An experimental device for the study of thermal stress induced cracking at low temperature and the experimental method for the study of thermal stress induced cracking of low temperature induced thermal stress

The invention discloses a device for cracking induced by experimental and the study of low temperature induced thermal stress induced by experimental method of crack induced by low temperature thermal stress, the experimental device comprises a microscope, operation table, pressing device, cooling liquid spray device and high temperature drying box; operating units installed in the stage of the microscope on the operating table is arranged on the upper surface of a receiving groove for accommodating the core; pressing device has positioned in the accommodating groove and the groove for accommodating with the inner wall of the pressing part presses down the core with; cooling liquid spraying device is installed on the operating table, the cooling liquid injection device with a liquid for cooling fluid source connection port, as well as for the core to a liquid coolant pouring mouth; and high temperature drying box used for holding the core and the core of constant temperature heating.

【技术实现步骤摘要】
用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置及利用其研究低温诱导热应力致裂的实验方法
本专利技术涉及高温热储层
，特别涉及一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置及利用该实验装置研究低温诱导热应力致裂的实验方法。
技术介绍
地热能根据成因和产出条件分为水热型和干热岩型地热资源，地热能利用的关键是如何有效开发储量大(按1％回收率计算，可供全球使用2800年)、开发难(埋深大、低孔低渗)的干热岩热储，因此通过人工压裂等储层改造方式形成增强型地热系统(EGS)作为干热岩，如何最有效开发方式将是地热开发研究的重点。增强型地热系统(EGS)是利用压裂技术在地下高温热储中制造人工裂缝或改善原有裂缝使其具有足够渗透率，通过注入冷水在高温岩层中循环实现地热提取，从而有效提高产出液流速及累积采热量满足地热发电或直接应用。就高温热储层改造而言，低温压裂液注入高温储层时热储层发生不完全自由收缩导致热应力致裂，在现场施工中，利用微地震监测技术证明了低温流体注入对制造高渗透区域的作用。研究表明由于热应力的作用沿水力裂缝产生了大量垂直于主裂缝面的微裂缝，这些微裂缝的存在使得压裂液可进入裂缝面上的高温岩体中导致微裂缝的进一步生成，因此由低温压裂液注入引起的热应力作用是热储层水力压裂改造过程中不可忽视的因素，然而针对热储层在考虑热应力致裂条件下的水力压裂研究目前正处于起步阶段，仅存少量数值模拟研究，缺少物模实验的验证。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置及利用其研究低温诱导热应力致裂的实验方法，旨在解决现有技术中缺少针对热储层在考虑热应力致裂条件下的水力压裂的实验装置的问题。为实现上述目的，本专利技术提出的一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，包括：显微镜；操作台，安装在所述显微镜的载物台上，所述操作台的上表面设有用于容置岩心的容纳槽；压紧装置，具有位于所述容纳槽内且用于与所述容纳槽的内壁配合压紧所述岩心的压紧部；冷却液喷射装置，安装在所述操作台上，所述冷却液喷射装置具有用于与冷却液源连接的进液口、以及用于向所述岩心上浇注冷却液的出液口；以及，高温干燥箱，用于容置所述岩心并对所述岩心恒温加热。优选的，所述冷却液喷射装置包括进液管段、自所述进液管段斜向上延伸的缓冲管段、以及安装在所述缓冲管段上且与所述缓冲管段连通的出液管套，所述出液管套朝上倾斜设置，用以将冷却液经由所述出液管喷淋至所述岩心上。优选的，所述缓冲管段与水平方向的夹角为45度。优选的，所述出液管套的端口呈扁平开口设置。优选的，所述容纳槽的侧壁开设有与外界环境连通的导液口。优选的，所述容纳槽的内壁面包括相对设置的第一内壁面和第二内壁面，其中所述第一内壁面呈弧面设置，所述第二内壁面上开设有让位孔；所述压紧装置包括螺杆，所述螺杆穿过所述让位孔，用于将所述岩心压接在所述第一内壁面上。优选的，所述压紧装置包括用于与所述岩心接触的夹持面，所述夹持面上设有保温层。优选的，所述操作台的上表面与所述容纳槽相对位置刻有水平方向的刻度，所述刻度范围在-25mm至25mm。优选的，所述容纳槽的内表面设有保温层。基于同样的专利技术构思，本申请还提供一种利用上述用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置研究低温诱导热应力致裂的实验方法，包括：步骤一，取劈裂岩心放置于所述容纳槽中，并用所述压紧装置夹紧所述劈裂岩心，采用所述显微镜第一次记录微裂纹情况；步骤二，取出经过步骤一处理后的所述劈裂岩心，并将所述劈裂岩心置于所述高温干燥箱在预设的第一温度下恒温加热4-5h，直至所述劈裂岩心达到所述第一温度；步骤三，取出经过步骤二处理后的所述劈裂岩心置于所述容纳槽中，并用所述压紧装置夹紧所述劈裂岩心，采用所述显微镜第二次记录微裂纹情况；步骤四，取出经过步骤三处理后的所述劈裂岩心，并将所述劈裂岩心置于所述高温干燥箱在所述第一温度恒温加热4-5h，直至所述劈裂岩心达到所述第一温度；步骤五，取出经过步骤四处理后的所述劈裂岩心，在8s-10s内将其放置在所述容纳槽中，通过冷却液喷射装置对所述劈裂岩心表面均匀冷却，采用所述显微镜第三次记录微裂纹情况。本专利技术提供的技术方案中，通过高温恒温干燥箱对实验岩心进行加热，可控制岩心加热温度，从而实现不同温度差异下低温诱导热应力致裂效果的模拟观测与记录，通过设有显微镜，将操作台固定在显微镜的载物台上，通过设置与所述容纳槽的内壁配合压紧所述岩心的压紧部，以使该压紧装置可以适用与不同长度的岩心，使该实验装置适用范围更大；通过设置冷却液喷射装置使冷却液均匀地浇在所述岩心上。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供一实施例用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置的主视图；图2为图1中用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置的一剖视图图3为图1中用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置的俯视图；图4为本专利技术提供的另一实施例利用实验装置研究低温诱导热应力致裂的实验方法的流程图。附图标号说明：本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。如图1和图2所示，本专利技术提供一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置100，包括显微镜、操作台1、压紧装置2、冷却液喷射装置3及高温干燥箱；操作台1安装在所述显微镜的载物台41上，操作台1的上表面设有用于容置岩心的容纳槽11；压紧装置2具有位于容纳槽11内且用于与所述容纳槽11的内壁配合压紧所述岩心的压紧部21；冷却液喷射装置3安装在操作台1上，冷却液喷射装置3具有用于与冷却液源连接的进液口、以及用于向岩心上浇注冷却液的出液口；高温干燥箱用于容置岩心并对岩心恒温加热。高温干燥箱可以置放于载物台41附近。其中岩心可以是天然岩心，也可以是人造岩心，在此不做限制。一般，岩心直径为25.4mm，长度为20mm-50mm。当然也可以通过劈裂实验获得实验所需岩心，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，包括：显微镜；操作台，安装在所述显微镜的载物台上，所述操作台的上表面设有用于容置岩心的容纳槽；压紧装置，具有位于所述容纳槽内且用于与所述容纳槽的内壁配合压紧所述岩心的压紧部；冷却液喷射装置，安装在所述操作台上，所述冷却液喷射装置具有用于与冷却液源连接的进液口、以及用于向所述岩心上浇注冷却液的出液口；以及，高温干燥箱，用于容置所述岩心并对所述岩心恒温加热。

【技术特征摘要】
1.一种用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，包括：显微镜；操作台，安装在所述显微镜的载物台上，所述操作台的上表面设有用于容置岩心的容纳槽；压紧装置，具有位于所述容纳槽内且用于与所述容纳槽的内壁配合压紧所述岩心的压紧部；冷却液喷射装置，安装在所述操作台上，所述冷却液喷射装置具有用于与冷却液源连接的进液口、以及用于向所述岩心上浇注冷却液的出液口；以及，高温干燥箱，用于容置所述岩心并对所述岩心恒温加热。2.如权利要求1所述的用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，所述冷却液喷射装置包括进液管段、自所述进液管段斜向上延伸的缓冲管段、以及安装在所述缓冲管段上且与所述缓冲管段连通的出液管套，所述出液管套朝上倾斜设置，用以将冷却液经由所述出液管喷淋至所述岩心上。3.如权利要求2所述的用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，所述缓冲管段与水平方向的夹角为45度。4.如权利要求2所述的用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，所述出液管套的端口呈扁平开口设置。5.如权利要求1所述的用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，所述容纳槽的侧壁开设有与外界环境连通的导液口。6.如权利要求1所述的用于研究低温诱导热应力致裂的实验装置，其特征在于，所述容纳槽的内壁面包括相对设置的第一内壁面和第二内壁面，其中所述第一内壁面呈弧面设置，所述第二内壁面上开设有让位孔；所述压紧装置包括螺杆，所述螺杆穿过所述让位孔，用于将所述岩...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天魁，张伟，曲占庆，孙江，翟乃城，刘富锋，黄俊宇，巩法成，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37