本公开涉及一种岩石热冲击实验装置、实验方法及岩石破裂评价方法，该岩石热冲击实验装置包括真三轴系统、供液系统和测温系统；真三轴系统用于对岩样进行三轴围压加载以及加热；岩样上开设有热冲击钻孔和测温钻孔，供液系统包括用于向热冲击钻孔注入液体的进液管线及与进液管线连接的供液泵、以及用于将液体排出的排液管线；测温系统包括多个测温装置，至少热冲击钻孔的内部以及测温钻孔的内部布设有测温装置。本公开的岩石热冲击实验装置，可以真实模拟地下流体对岩石的冲击作用，通过加热岩样与注入冷态液体形成有效温差，实现热冲击效应；该岩石破裂评价方法可定量分析温度与岩石在热冲击作用中产生破裂的关系。石在热冲击作用中产生破裂的关系。石在热冲击作用中产生破裂的关系。
【技术实现步骤摘要】
岩石热冲击实验装置、实验方法及岩石破裂评价方法
[0001]本公开涉及岩石力学破坏研究
，尤其涉及一种岩石热冲击实验装置、实验方法及岩石破裂评价方法。
技术介绍
[0002]热冲击现象在自然界普遍存在。当岩石急剧加热或急剧冷却时，在极短的时间内岩体产生大量的热交换，温度发生剧烈变化，温度梯度导致岩体内部产生冲击热应力，使岩石发生热冲击破裂。岩石热冲击破裂的本质是岩石内部的温度场变化引起瞬间巨大的热应力，从而导致岩石内部裂隙的萌生、扩展直至贯通，是从细观损伤到宏观破坏的过程。岩石热冲击破裂会使得岩体从微观层面产生大量的裂隙、裂缝，宏观层面力学特性劣化，渗透性增强。岩石热冲击破裂的这些特征正在被科学界高度关注，在干热岩、石油、天然气储层渗透性改造领域得到了广泛应用。
[0003]相关技术中给出了一些关于岩石热冲击破裂的实验研究，然而现有的岩石热冲击实验装置无法真实地模拟地下流体对岩石的冲击作用，因而通过其获得的实验数据对于现场工程应用的指导作用较差，因此急需一种可以真实地模拟地下岩石的热冲击过程的实验装置、以及可以对岩石热冲击的破裂效果进行评价的方法。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种岩石热冲击实验装置、方法及岩石破裂评价方法。
[0005]本公开提供了一种岩石热冲击实验装置，包括真三轴系统、供液系统和测温系统；
[0006]所述真三轴系统包括用于对岩样进行三轴围压加载的压力加持装置；
[0007]所述岩样上开设有热冲击钻孔和测温钻孔，所述供液系统包括用于向所述热冲击钻孔内注入液体的进液管线及与所述进液管线连接的供液泵、以及用于将注入所述热冲击钻孔内的液体排出的排液管线；
[0008]所述测温系统包括多个测温装置，至少所述热冲击钻孔的内部以及所述测温钻孔的内部分别布设有所述测温装置；
[0009]其中，所述真三轴系统还包括用于对岩样进行加热的加热装置，和/或，所述供液系统还包括用于对进入所述供液泵之前的液体进行加热的加热模块。
[0010]可选地，所述岩样上开设有一个所述热冲击钻孔，所述进液管线和所述排液管线均布设于所述热冲击钻孔内。
[0011]可选地，所述岩样上开设有两个所述热冲击钻孔，两个所述热冲击钻孔中的一个内布设所述进液管线、另一个内布设所述排液管线，所述岩样上设有用于连通两个所述热冲击钻孔的预制裂缝。
[0012]可选地，所述进液管线深入所述热冲击钻孔的底部，所述排液管线深入所述热冲击钻孔的上部。
[0013]可选地，所述供液系统还包括与所述进液管线连接的高压泵，所述高压泵用于通过所述进液管线向所述热冲击钻孔内注入液体。
[0014]本公开还提供了一种岩石热冲击实验方法，包括以下步骤：
[0015]S11，利用真三轴系统对岩样进行三轴围压加载，并使岩样的温度达到第一温度；
[0016]S12，采用供液泵向岩样的热冲击钻孔内注入具有第二温度的液体，直至岩样的热冲击钻孔内或测温钻孔内的温度稳定，停止液体注入，并记录测温钻孔内的岩样温度与热冲击钻孔内的温度的差值；
[0017]S13，取出岩样并对岩样进行CT扫描，观察记录岩样的微裂缝，记录的裂缝参数与实验过程中记录的温差形成第1组数据；
[0018]S14，增加或减小液体注入流速，重复步骤S11至S13，获得多组裂缝参数与对应的温差形成的数据；
[0019]S15，以裂缝参数为因变量，以温差为自变量，建立在该三轴围压条件下的温差与岩样受到热冲击后形成的微裂缝之间的函数关系。
[0020]可选地，在步骤S15之后，还包括以下步骤：
[0021]S16，增加或减小三轴围压，重复步骤S11
‑
S15，建立在多个不同三轴围压条件下的温差与岩样受到热冲击后形成的微裂缝之间的函数关系。
[0022]本公开还提供了一种岩石破裂评价方法，包括以下步骤：
[0023]S21，利用真三轴系统对第一岩样进行三轴围压加载，并使第一岩样的温度达到第一温度；
[0024]S22，采用供液泵向第一岩样的热冲击钻孔内注入具有第二温度的液体，直至第一岩样的热冲击钻孔内或测温钻孔内的温度稳定，停止液体注入，并记录测温钻孔内的岩样温度与热冲击钻孔内的温度的差值；
[0025]S23，关闭用于将注入所述热冲击钻孔内的液体排出的排液管线，采用高压泵向第一岩样的热冲击钻孔内注入液体，持续增加热冲击钻孔内的压力至压力降低，观察到的最大压力即为岩样受到热冲击后的破裂压力。
[0026]可选地，在步骤S23之后，还包括以下步骤：
[0027]S24，增加或减小液体注入流速，重复步骤S21
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S23，获得多组不同温差条件下对应的岩样受到热冲击后的破裂压力；
[0028]S25，以岩样受到热冲击后的破裂压力为因变量，以温差为自变量，建立温差与岩样受到热冲击后的破裂压力之间的函数关系。
[0029]可选地，所述岩石破裂评价方法还包括以下步骤：
[0030]S31，利用真三轴系统对第二岩样进行三轴围压加载，并使第二岩样的温度达到第一温度；
[0031]S32，采用高压泵向第二岩样的热冲击钻孔内注入液体，持续增加热冲击钻孔内的压力至压力降低，观察到的最大压力即为未受到热冲击原始岩样的破裂压力。
[0032]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0033]本公开提供的岩石热冲击实验装置，设置了真三轴系统，该真三轴系统可以对岩样进行三轴围压加载，从而可以从围压上真实模拟和还原地下不同位置岩样所处环境；该岩石热冲击实验装置在岩样内部设置了液体进入和排出管线，从而通过供液泵及进液管线
向热冲击钻孔内注入液体，可以真实模拟地下流体对岩样的冲击作用，同时，通过真三轴系统的加热装置加热岩石，使得热岩样与通过供液泵注入岩石的热冲击钻孔内的冷态液体形成有效温差，从而实现热冲击效应，或者，通过供液系统的加热模块对进入供液泵之前的液体进行加热，使得冷岩样与通过供液泵注入岩样的热冲击钻孔内的热态液体形成有效温差，从而实现热冲击效应，如此可以真实地模拟地下岩石受到的热冲击的工况。
[0034]本公开提供的岩石热冲击实验方法及岩石破裂评价方法，通过设置岩样的围压和注入液体的不同流速等，能够真实还原现场不同热冲击工程的运行情况；该岩石热冲击实验方法通过对受到热冲击后岩样的微裂缝进行CT扫描，并进行不同液体注入流速条件下的多组热冲击实验，通过对岩样形成的微裂缝与温差的相关性分析，建立了温差与岩样受到热冲击后形成的微裂缝之间的函数关系，最终获得在不同温差条件下热冲击对岩样微裂缝形成的定量关系，为现场工程应用提供了准确的参考数据；该岩石破裂评价方法，可获得岩样受到热冲击后的破裂压力，以便于根据岩样受到热冲击后的破裂压力，获得热冲击对岩样的脆性及强度的影响情况，为现场工程应用提供数据参考。
附图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种岩石热冲击实验装置，其特征在于，包括真三轴系统(1)、供液系统(3)和测温系统(4)；所述真三轴系统(1)包括用于对岩样(2)进行三轴围压加载的压力加持装置(11)；所述岩样(2)上开设有热冲击钻孔(21)和测温钻孔(22)，所述供液系统(3)包括用于向所述热冲击钻孔(21)内注入液体的进液管线(32)及与所述进液管线(32)连接的供液泵(31)、以及用于将注入所述热冲击钻孔(21)内的液体排出的排液管线(33)；所述测温系统(4)包括多个测温装置(41)，至少所述热冲击钻孔(21)的内部以及所述测温钻孔(22)的内部分别布设有所述测温装置(41)；其中，所述真三轴系统(1)还包括用于对岩样(2)进行加热的加热装置(12)，和/或，所述供液系统(3)还包括用于对进入所述供液泵(31)之前的液体进行加热的加热模块(37)。2.根据权利要求1所述的岩石热冲击实验装置，其特征在于，所述岩样(2)上开设有一个所述热冲击钻孔(21)，所述进液管线(32)和所述排液管线(33)均布设于所述热冲击钻孔(21)内。3.根据权利要求1所述的岩石热冲击实验装置，其特征在于，所述岩样(2)上开设有两个所述热冲击钻孔(21)，两个所述热冲击钻孔(21)中的一个内布设所述进液管线(32)、另一个内布设所述排液管线(33)，所述岩样(2)上设有用于连通两个所述热冲击钻孔(21)的预制裂缝(23)。4.根据权利要求1所述的岩石热冲击实验装置，其特征在于，所述进液管线(32)深入所述热冲击钻孔(21)的底部，所述排液管线(33)深入所述热冲击钻孔(21)的上部。5.根据权利要求1至4任一项所述的岩石热冲击实验装置，其特征在于，所述供液系统(3)还包括与所述进液管线(32)连接的高压泵(36)，所述高压泵(36)用于通过所述进液管线(32)向所述热冲击钻孔(21)内注入液体。6.一种岩石热冲击实验方法，其特征在于，包括以下步骤：S11，利用真三轴系统(1)对岩样(2)进行三轴围压加载，并使岩样(2)的温度达到第一温度；S12，采用供液泵(31)向岩样(2)的热冲击钻孔(21)内注入具有第二温度的液体，直至岩样(2)的热冲击钻孔(21)内或测温钻孔(22)内的温度稳定，停止液体注入，并记录测温钻孔(22)内的岩样温度与热冲击钻孔(21)内的温度的差值，其中所述第一温度大于或...
【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，李金刚，王志海，李德，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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