背景技術(shù)：
巖石水力壓裂試驗(yàn)的一個(gè)重要觀測(cè)物理量是壓裂裂縫的分布，當(dāng)前巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫觀測(cè)主要依賴于聲發(fā)射監(jiān)測(cè)和X射線CT成像技術(shù)。聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于壓裂裂縫產(chǎn)生時(shí)聲信號(hào)采集能力強(qiáng)，但對(duì)于聲信號(hào)反演定位精度較差，特別是對(duì)于實(shí)驗(yàn)室小尺寸樣品，無(wú)法獲得較為精確的壓裂裂縫分布；而X射線CT成像技術(shù)，對(duì)于壓裂裂縫定位精度較高，但是對(duì)于普通寬度裂縫難以分辨，丟失了實(shí)際存在的大量裂縫分布信息。
因此，當(dāng)前巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫觀測(cè)方法，不能滿足巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫分布精確觀測(cè)的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種能夠克服巖石水力壓裂裂縫分布定位精度差、普通寬度裂縫難以分辨的缺點(diǎn)和不足，提高巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫觀測(cè)精度，有利于科學(xué)認(rèn)識(shí)巖石水力壓裂裂縫發(fā)育規(guī)律的裂縫介入增強(qiáng)成像方法。其特征是將含介入增強(qiáng)劑的水溶液水壓致裂巖石，形成水力壓裂裂縫，裂縫中的介入增強(qiáng)劑提高了X射線在裂縫與巖石的質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ差值，同時(shí)提高了裂縫與巖石X射線質(zhì)能吸收系數(shù)μen/ρ差值，進(jìn)而改變探測(cè)器接收的線衰減系數(shù)，提高巖石水力壓裂裂縫的成像分辨率。
巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫介入增強(qiáng)成像方法的主要技術(shù)方案由三個(gè)部分構(gòu)成：實(shí)驗(yàn)室X射線工業(yè)CT，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)，介入增強(qiáng)劑加載壓裂工藝。實(shí)驗(yàn)室X射線工業(yè)CT特征為：由探測(cè)器立柱16及其上的探測(cè)器15，X射線源立柱17及其上的X射線源14，高精度轉(zhuǎn)臺(tái)12等設(shè)備構(gòu)成。X射線源14激發(fā)出的X射線束18透射巖樣1，被探測(cè)器15接受透射后的X射線，根據(jù)線衰減系數(shù)分布μ(x,y)計(jì)算得出CT圖像；巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)特征為：由巖樣1，上墊塊2，下墊塊3，球形座4，三軸缸5，圍壓增壓泵7，自平衡活塞上腔8，自平衡活塞上腔9，自平衡活塞10及軸向作動(dòng)器11等構(gòu)成，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)12之上，巖樣1置于上墊塊2與下墊塊3之間，球形座4減小加載時(shí)巖樣1端面效應(yīng)，三軸缸5與圍壓增壓泵7對(duì)巖樣1實(shí)施圍壓加載，自平衡活塞上腔8，自平衡活塞上腔9，自平衡活塞10與軸向作動(dòng)器11保證對(duì)巖樣1實(shí)施軸向加載，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行圍壓、軸壓和水力壓裂加載時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)12以一定的速率旋轉(zhuǎn)；介入增強(qiáng)劑加載壓裂工藝為：首先配置一定濃度的裂縫介入增強(qiáng)劑，介入增強(qiáng)劑為含分散劑的濃度為5000ppm的納米金水溶液，納米金的粒徑為12-15nm，其次通過(guò)含介入增強(qiáng)劑高壓水泵將介入增強(qiáng)劑壓入巖樣1中，使巖樣1致裂產(chǎn)生壓裂裂縫6。
基本原理與技術(shù) 巖石X射線CT圖像反映巖石各部位對(duì)X射線吸收程度的大小，巖石中的礦物密度與X射線吸收系數(shù)成正比，礦物中原子序數(shù)愈高，X射線衰減愈明顯，質(zhì)量衰減系數(shù)愈大。相鄰礦物密度相差越大，X射線CT成像對(duì)比度越大，分辨率越高。利用該原理，提供一種巖石水力壓裂裂縫介入增強(qiáng)CT成像方法，提高水力壓裂裂縫成像分辨率，其特征是運(yùn)用納米級(jí)高原子序數(shù)金屬元素通過(guò)提高不同物質(zhì)之間的質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ的差值，同時(shí)提高不同物質(zhì)之間的質(zhì)能吸收系數(shù)μen/ρ的差值的介入增強(qiáng)成像的方法影響X光投影過(guò)程。壓裂裂縫中的水與巖石衰減系數(shù)的差值較小，巖石CT成像對(duì)比度小，分辨率低，納米金屬粉液體的衰減系數(shù)比巖石的衰減系數(shù)高，當(dāng)用納米金屬粉液體代替原始縫隙中的流體時(shí)，探測(cè)器接收的線衰減系數(shù)對(duì)比差值變大，進(jìn)而提高巖石水力壓裂裂縫的成像分辨率。
巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫介入增強(qiáng)成像方法的主要技術(shù)方案由三個(gè)部分構(gòu)成：實(shí)驗(yàn)室X射線工業(yè)CT，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)，介入增強(qiáng)劑加載壓裂工藝。
實(shí)驗(yàn)室X射線工業(yè)CT特征為：由探測(cè)器立柱16及其上的探測(cè)器15，X射線源立柱17及其上的X射線源14，高精度轉(zhuǎn)臺(tái)12等設(shè)備構(gòu)成。X射線源14激發(fā)出的X射線束18透射 巖樣1，被探測(cè)器15接受透射后的X射線，根據(jù)線衰減系數(shù)分布μ(x,y)計(jì)算得出CT圖像。
巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)特征為：由巖樣1，上墊塊2，下墊塊3，球形座4，三軸缸5，圍壓增壓泵7，自平衡活塞上腔8，自平衡活塞上腔9，自平衡活塞10及軸向作動(dòng)器11等構(gòu)成，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)12之上，巖樣1置于上墊塊2與下墊塊3之間，球形座4減小加載時(shí)巖樣1端面效應(yīng)，三軸缸5與圍壓增壓泵7對(duì)巖樣1實(shí)施圍壓加載，自平衡活塞上腔8，自平衡活塞上腔9，自平衡活塞10與軸向作動(dòng)器11保證對(duì)巖樣1實(shí)施軸向加載，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行圍壓、軸壓和水力壓裂加載時(shí)，轉(zhuǎn)臺(tái)12以一定的速率旋轉(zhuǎn)。
介入增強(qiáng)劑加載壓裂工藝為：首先配置一定濃度的裂縫介入增強(qiáng)劑，介入增強(qiáng)劑為含分散劑的濃度為5000ppm的納米金水溶液，納米金的粒徑為12-15nm，其次通過(guò)含介入增強(qiáng)劑高壓水泵將介入增強(qiáng)劑壓入巖樣1中，使巖樣1致裂產(chǎn)生壓裂裂縫6。
附圖說(shuō)明 附圖1是巖石水力壓裂試驗(yàn)裂縫介入增強(qiáng)成像方法圖。1：巖樣；2：上墊塊；3：下墊塊；4：球形座；5：三軸缸；6：壓裂裂縫；7：圍壓增壓泵；8：自平衡活塞上腔；9：自平衡活塞上腔；10：自平衡活塞；11：軸向作動(dòng)器；12：高精度轉(zhuǎn)臺(tái)；13：含介入增強(qiáng)劑高壓水泵；14：X射線源；15:探測(cè)器；16：探測(cè)器立柱；17：X射線源立柱；18：X射線束；19：地基基礎(chǔ)
具體實(shí)施方式 1.首先配置一定濃度的裂縫介入增強(qiáng)劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的分散劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的納米鉍粉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75％的聚乙二醇經(jīng)高速轉(zhuǎn)子儀攪拌10min，超聲震蕩儀震蕩30min得到分散的納米鉍溶液，納米鉍的粒徑為40-50nm，將介入增強(qiáng)劑加入到含介入增強(qiáng)劑高壓水泵13中。
2.巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)12之上，巖樣1置于上墊塊2與下墊塊3之間，球形座4減小加載時(shí)巖樣1端面效應(yīng)，三軸缸5與圍壓增壓泵7對(duì)巖樣1實(shí)施圍壓加載，自平衡活塞上腔8，自平衡活塞上腔9，自平衡活塞10與軸向作動(dòng)器11保證對(duì)巖樣1實(shí)施軸向加載，巖石水力壓裂試驗(yàn)機(jī)對(duì)巖樣實(shí)施圍壓和軸壓，轉(zhuǎn)臺(tái)12以一定的速率旋轉(zhuǎn)。
3.運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室X射線工業(yè)CT，X射線源14激發(fā)出的X射線束18透射巖樣1，探測(cè)器15接受，透射后的X射線，根據(jù)線衰減系數(shù)分布μ(x,y)計(jì)算得出CT圖像。
4.將介入增強(qiáng)劑壓入巖樣1中，使巖樣1致裂產(chǎn)生壓裂裂縫6，壓裂裂縫6中充滿了納米金水溶液，利用介入增強(qiáng)劑提高不同物質(zhì)之間的質(zhì)量衰減系數(shù)μ/ρ的差值，即提高不同物質(zhì)之間的質(zhì)能吸收系數(shù)μen/ρ的差值影響X光投影過(guò)程的原理，改變探測(cè)器15接收的線衰減系數(shù)，進(jìn)而提高巖石水力壓裂裂縫6的成像分辨率。