【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油工程，具体涉及一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置及测试方法。
技术介绍
1、我国油气勘探开发力度不断上升，勘探目标转为复杂地区与深层地区，油气井钻探过程中钻遇异常高压地层的情况不断增多，异常高压将对钻井效率及安全造成影响，是实现安全高效钻井的重点、难点所在。地层水热增压是产生异常高压的重要原因之一，探究地层水热增压过程物理力学特性，分析水热增压过程中温度升高对孔隙压力的影响，进一步探究弹性模量、泊松比、声波参数的变化，对探究水热增压过程，提高勘探开发效益具有重要作用。
2、现阶段，并没有由岩屑制备实验样品，模拟地层水热增压过程，充分分析温度升高过程对孔隙压力、弹性力学参数、声波参数的全面影响的实验仪器及方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置及测试方法，该装置可以模拟地层水热增压过程，利用岩屑样品分析温度升高对孔隙压力的影响，并计算弹性模量、泊松比，以及预测地层压力；该装置操作简单，数据可靠性高。采用的技术方案为：
2、一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，包括支架、计算机系统、岩心压制模具、反应釜，所述支架设置底座和顶盖，顶盖中央设置一段向下延伸的主体，所述测试装置还包括声发射信号处理单元、位移传感器、轴压加载器、供液排液器、供气排气器、温度控制器、围压控制器、孔隙压力控制器；
3、所述轴压加载器安装于支架底部的平台上，所述轴压加载器上安装反应釜；所述反应
4、轴压加载器与反应釜的壳体外均通过管线连接供液排液器、轴压控制器、围压控制器；反应釜的内腔壁上安装声波信号探头和温度控制器的探头，所述声波信号探头通过管线连接声发射信号处理器，温度控制器的探头通过管线连接温度控制器；
5、所述反应釜的内腔安装可压制岩屑为岩心的岩心固定器，其内腔还设置连接真空抽吸器且并联接供气排气器和孔隙压力控制器、径向及轴向位移传感器的管线；
6、反应釜、声发射信号处理单元、位移传感器、轴压加载器、供液排液器、供气排气器、温度控制器、围压控制器、孔隙压力控制器均连接计算机系统。
7、优选的，所述反应釜与柱塞接触部位密封，各管线与壳体连通部位安装密封圈。
8、优选的，所述岩心固定器包括上柱塞、管径和下柱塞；径向及轴向位移传感器管线的连接端安装在管径上。
9、优选的，所述上柱塞与下柱塞的中央均设置一个通气孔，通气孔连接真空抽吸器且并联接供气排气器和孔隙压力控制器的管线。
10、优选的，在连接上柱塞、下柱塞的通气孔的管线上设置自动阀门，所述自动阀门通过无线遥控设备连接计算机系统，计算机系统可控制其开启与关闭，控制通气孔封闭可以实现对孔隙压力的封闭。
11、一种地层水热增压过程物理力学特性测试方法，采用上述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，所述方法包括以下步骤：
12、s1、岩心固定器的管径连接径向及轴向位移传感器，岩心上柱塞、岩心下柱塞上的通气孔连接真空抽吸器的管线；
13、s2、安装岩心下柱塞，在岩心固定器的管径中沿径壁装一层隔油套、热塑管，然后装入岩屑样品，盖上岩心上柱塞，控制轴压加载器施加轴压，提升反应釜向上运动，所述柱塞插入反应釜的内腔中压制岩屑样品，将其压制成实验用标准岩心；
14、s3、通过真空抽吸器对岩心样品抽真空；
15、s4、通过计算机控制轴压加载器、围压控制器、孔隙压力控制器对所述岩心样品施加预定大小的轴压、围压、孔隙压力；通过温度控制器控制岩心样品到指定温度；
16、s5、维持轴压、围压不变，通过孔隙压力控制器关闭气体进出岩心样品的通道，实现对孔隙压力的封闭；
17、s6、通过温度控制器调整岩样温度，随着温度的升高，岩心样品孔隙压力、径向及轴向变形、声波参数发生变化，对数据的变化进行记录；
18、s7、分析温度升高对孔隙压力的影响，根据径向及轴向变形，进一步计算弹性模量、泊松比；根据声波参数变化，进行地层压力预测。
19、优选的，所述步骤s6中，通过温度控制器升高反应釜的温度，岩心样品孔隙压力随着升高，通过径向及轴向位移传感器可得到轴向应力增量与轴向应变增量的数值，可以计算弹性模量；其中，弹性模量的计算公式为：
20、
21、式中，e-弹性模量，mpa；
22、δσa-轴向应力增量，mpa；
23、δεa-轴向应变增量。
24、优选的，所述步骤s6中，通过温度控制器升高反应釜的温度，岩心样品孔隙压力随着升高，通过径向及轴向位移传感器可得到轴向应变增量与径向应变增量的数值，可计算岩石泊松比；其中，计算岩石泊松比的计算公式为：
25、
26、式中，ν-岩石泊松比；
27、δεa-轴向应变增量；
28、δεr-径向应变增量。
29、优选的，所述步骤s6中，测量岩心承受的围压、孔隙压力、测试每块岩心的声发射曲线，从中寻找出kaiser点对应的正应力。
30、地层压力的计算公式为：
31、σv＝σ⊥+αpp-kpc
32、
33、
34、
35、式中：
36、σv—上覆地层应力；
37、σh，σh—最大、最小水平主地应力；
38、pp—地层孔隙压力；
39、α—有效应力系数，可取0.8；
40、σ⊥—围压下垂直方向岩芯凯塞尔点应力；
41、σ0°，σ45°，σ90°—0°，45°，90°三个水平向岩芯围压下的凯塞尔点应力；
42、pc—高压井筒内岩芯所承受的围压；
43、k—围压修正系数。
44、与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
45、本专利技术提供的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置及方法。可以模拟地层实际情况，在预定温度、压力下，利用岩屑样品分析温度升高对孔隙压力的影响，并计算弹性模量、泊松比，以及预测地层压力。该装置操作简单，可以模拟地层水热增压过程，数据可靠性高。
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1.一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，包括支架、计算机系统、岩心压制模具，所述支架设置底座和顶盖，顶盖中央设置一段向下延伸的主体，其特征在于，所述测试装置还包括声发射信号处理单元、位移传感器、轴压加载器、供液排液器、供气排气器、温度控制器、围压控制器、孔隙压力控制器、反应釜；
2.根据权利要求1所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述反应釜与柱塞接触部位密封，各管线与壳体连通部位安装密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述岩心固定器包括岩心上柱塞、管径和岩心下柱塞；径向及轴向位移传感器管线的连接端安装在管径上。
4.根据权利要求3所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述上柱塞与下柱塞的中央均设置一个通气孔，通气孔连接真空抽吸器且并联接供气排气器和孔隙压力控制器的管线。
5.根据权利要求4所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，在连接通气孔的管线上安装自动阀门，所述计算机系统可以控制通气孔封闭以实现对孔隙压力
6.一种地层水热增压过程物理力学特性测试方法，采用权利要求1至5所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
7.根据权利要求7所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试方法，其特征在于，步骤S6中，通过温度控制器升高反应釜的温度，岩心样品孔隙压力随着升高，通过径向及轴向位移传感器可得到轴向应力增量与轴向应变增量的数值，可以计算弹性模量。
8.根据权利要求7所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试方法，其特征在于，所述步骤S6中，通过温度控制器升高反应釜的温度，岩心样品孔隙压力随着升高，通过径向及轴向位移传感器可得到轴向应变增量与径向应变增量的数值，可计算岩石泊松比。
9.根据权利要求7所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试方法，其特征在于，所述步骤S6中，测量岩心承受的围压、孔隙压力、测试每块岩心的声发射曲线，从中寻找出Kaiser点对应的正应力，以计算地层压力。
...【技术特征摘要】
1.一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，包括支架、计算机系统、岩心压制模具，所述支架设置底座和顶盖，顶盖中央设置一段向下延伸的主体，其特征在于，所述测试装置还包括声发射信号处理单元、位移传感器、轴压加载器、供液排液器、供气排气器、温度控制器、围压控制器、孔隙压力控制器、反应釜；
2.根据权利要求1所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述反应釜与柱塞接触部位密封，各管线与壳体连通部位安装密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述岩心固定器包括岩心上柱塞、管径和岩心下柱塞；径向及轴向位移传感器管线的连接端安装在管径上。
4.根据权利要求3所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，所述上柱塞与下柱塞的中央均设置一个通气孔，通气孔连接真空抽吸器且并联接供气排气器和孔隙压力控制器的管线。
5.根据权利要求4所述的一种地层水热增压过程物理力学特性测试装置，其特征在于，在连接通气孔的管线上安装...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐一龙，刘书杰，罗鸣，周广旭，李文拓，闫传梁，程远方，魏安超，曾春珉，李君，尹建喜，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司海南分公司，
类型：发明
国别省市：
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