本发明涉及油气田开发
技术领域：
，特别涉及一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置及方法。
背景技术：
：自发渗吸是影响页岩气产出行为的一个重要机制，自发渗吸过程中压裂液在毛管力作用下自发进入储层基质中置换其中存在的天然气。前人研究表明由于页岩粘土含量高，吸水后粘土膨胀、孔隙压力增加、力学强度弱化等因素会诱发微裂缝的起裂扩展，使得页岩储层基质在更大范围内发生自发渗吸产气过程，同时自吸产生的裂缝网络可以提高页岩储层整体导流能力，最终实现页岩气增产。因此，测试页岩自吸把不同离子浓度的溶液引起的页岩膨胀应力，定量分析自吸过程中孔隙度变化，从而明确页岩粘土含量与自吸量和应变的关系，对页岩自发渗吸过程的影响机制以及提高页岩气采收率具有重要指导意义。目前常用的研究页岩自发渗吸的实验方法主要有称重法实验和体积监测法实验，这两种方法主要进行自吸量的测试，分析自吸能力的影响因素、自吸后页岩诱导裂缝等影响因素。然而这些实验方法不能测试页岩自吸过程中的膨胀行为，且不能定量分析自吸过程中孔隙度变化，从而无法明确页岩粘土含量与自吸量和应变的关系。因此，有必要研发基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，认识页岩自发渗吸过程的影响机制，为提高页岩气采收率提供依据和基础。技术实现要素：本发明的目的是在于提供了一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，克服了页岩自吸过程中无法对粘土膨胀行为进行定量表征的不足，实现了自吸量和应变的同时监测表征，研究页岩自吸机理更科学合理，适用范围更广，能更好的认识页岩自吸机理，可以指导压裂液优化和压裂返排制度优化。本发明的另一目的是在于提供了一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征方法，可以实现自吸量和应变的同时监测表征，为页岩自吸机理和压裂液返排优化提供依据。为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，包括：用于放置岩心的密封玻璃容器，所述密封玻璃容器包括玻璃容器、与玻璃容器密封连接的密封盖、安装于密封盖上并与玻璃容器连通用于穿过光纤的2mm塑料管以及连通玻璃容器的接头b；注液及计量三通系统，其包括供液瓶、用于计量流体体积变化的计量管、与计量管连接的胶皮软管以及与所述胶皮软管相连接的三通，所述计量管与所述供液瓶连接的一侧具有阀门c，所述计量管与所述接头b连接的一侧具有阀门d，所述三通的一端连接胶皮头；用于监测应变的光纤监测系统，其包括在所述岩心不同位置上粘贴的光纤，该光纤包括第一光纤、第二光纤和第三光纤，所述第二光纤粘贴于岩心轴向，其带有3个光栅，平均分布在轴向上；所述第一光纤和第三光纤分别粘贴于岩心环向上，其中所述第一光纤、第三光纤分别带有2个光栅；所述光纤穿过2mm塑料管与光纤解调仪连接；以及数据处理系统，其与所述光纤解调仪连接，包括电脑主机和显示屏，所述电脑主机用于接收光纤解调仪的信号，并将折射率的信号转化成应变，在显示器上显示得到的应变结果。上述的结构中，玻璃容器、与玻璃容器密封连接的密封盖、与玻璃容器连通并用于穿过光纤的2mm塑料管以及连通玻璃容器的接头b、供液瓶、用于计量流体体积变化的计量管、与计量管连接的胶皮软管以及与胶皮软管相连接的三通、带光栅的光纤以及光纤解调仪是关键部件。通过这些部件的组合，解决了实验装置不能测试页岩自吸过程中的膨胀行为，且不能定量分析自吸过程中孔隙度变化，从而无法明确页岩粘土含量与自吸量和应变的关系。实现了自吸量和应变的同时监测表征，研究页岩自吸机理更科学合理，适用范围更广，能更好的认识页岩自吸机理，可以指导压裂液优化和压裂返排制度优化，为提高页岩压裂效果及采收率奠定了基础。作为上述技术方案的改进，为了更精确的描述页岩自吸时的应变，所述第一光纤和第三光纤分别粘贴于在距离所述岩心从下到上1/3和2/3的位置。贴光纤时使用ab胶(a胶与b胶比例为2:1)，粘贴好后固定8小时，使光纤牢固粘贴在岩心上。由上，本发明选择轴心以及环向上在距离岩心1/3和2/3的位置设置光纤，主要为了确定页岩非均质性的影响，这样设置可以表征页岩不同位置处页岩非均质性的大小。作为上述技术方案的改进，所述三通具有三个接口，分别为接口a、接口b以及接口c，其中所述接口a实验中封堵，接口b上盖有胶皮头，利用胶皮头把溶液吸入至计量管，接口c与胶皮软管连接。作为上述技术方案的改进，所述第二光纤带有的3个光栅分别为第二光栅a、第二光栅b和第二光栅c，所述第二光栅a、第二光栅b和第二光栅c的波长分别为1531nm、1534nm、1537nm，发射率为85％，光栅间隔为30mm。由上，三个不同光栅波长有利于区分不同位置的应变。作为上述技术方案的改进，所述第一光纤和第三光纤分别带有2个光栅，为第一光栅a和第一光栅b，第三光栅a和第三光栅b；所述第一光纤和第三光纤型号一致，其上带有的2个光栅的波长分别为1541nm、1544nm，发射率为85％，光栅间隔为42mm。由上，两个不同光栅波长有利于区分不同位置的应变。作为上述技术方案的改进，所述光纤从封闭玻璃容器的密封盖上安装的2mm塑料管穿过，密封盖为橡胶材料制成，并且密封盖上钻2mm孔眼，2mm孔眼上插入2mm塑料管，待光纤通过后再用玻璃胶密封，粘贴好后固定8小时，确保实验过程中容器是封闭的。作为上述技术方案的改进，所述计量管上具有刻度，量程为1ml，精度为0.1ml。通过计量管上的液面变化直接获得页岩自吸的液体量，同时当计量管的液体用完后，在通过关闭连接密封玻璃容器的阀门d，打开连通供液瓶的阀门c，然后利用胶皮头吸液至整个计量管。最后，恢复吸液实验时的阀门状态，继续页岩自吸实验。作为上述技术方案的改进，还包括立台，所述立台由底座和立杆组成，立杆上的不同位置可以放置不同的夹子，夹子夹住三通和计量管以便达到固定三通和计量管的作用。通过以上技术方案，测试装置连接好后，进行测试时，可以把待测的圆柱体岩心粘贴光纤，然后放入密封玻璃容器，打开计量管的阀门c，通过计量管把配置好的溶液注入到密封玻璃容器中，通过计量管的刻度变化，确定圆柱体岩心的吸液体积，通过记录环向和轴向的光纤光栅应变来计算岩心体积变化。利用实验结果，可以得到单位体积岩心的自吸量随时间的变化和单位体积岩心的体积变化量随时间的变化。本发明技术方案通过注液与光纤监测配合的方式，利用圆柱体岩心测试页岩自吸体积及对应的应变，实现了自吸过程中页岩孔隙度变化的定量表征，为认识页岩中粘土膨胀增渗测试提供了有效的依据，同时也可以用于指导压裂液优化和压裂返排制度优化。本申请还提供了一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征方法，采用前述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，包括以下步骤：(1)将岩心加工成直径50mm*长度100mm页岩岩柱(岩柱可以根据不同的需求进行加工)，放置至温度为60℃的烘箱中干燥至重量恒定不变；(2)把干燥后的岩心进行渗透率和孔隙度测试；(3)位于岩心环向上在距离岩心从下到上1/3和2/3的位置分别粘贴1根第一光纤和第三光纤，在岩心轴向粘贴1根第二光纤，粘贴第一光纤、第二光纤和第三光纤时使用ab胶(a胶与b胶比例为2:1)，粘贴好后固定8小时，使光纤牢固粘贴在岩心上；(4)将第一光纤、第二光纤和第三光纤通过2mm塑料管，通过后将第一光纤、第二光纤和第三光纤调整至合适长度，将2mm塑料管和第一光纤、第二光纤以及第三光纤通过玻璃胶密封在玻璃容器的密封盖上，固定8小时；(5)将岩心放入玻璃容器中，把配置好的溶液加入玻璃容器中，然后用密封盖将玻璃容器密封；(6)将三通的一端接口a堵住，另一端接口b将液体通过胶皮头吸入计量管的0刻度处，关闭连接供液瓶的阀门c，根据u型管原理，可以通过液面下降刻度读取岩心吸液量；(7)记录初始液面后，每隔一段时间进行读数，相邻两段的液面差为此时间段的自吸量，同时利用光纤解调仪记录对应的应变，前后两次的波长之差为对应的岩心应变；(8)结合步骤(2)的物性参数以及步骤(7)的自吸量和应变结果，得到自吸量与体积膨胀量之间关系。上述步骤中，步骤(1)-(8)均为关键步骤，这8个步骤解决了目前实验方法不能测试页岩自吸过程中的膨胀行为，且不能定量分析自吸过程中孔隙度变化，从而无法明确页岩粘土含量与自吸量和应变的关系。实现了自吸量和应变的同时监测表征，研究页岩自吸机理更科学合理，适用范围更广，能更好的认识页岩自吸机理，指导压裂液优化和压裂返排制度优化，为提高页岩压裂效果及采收率奠定了基础。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过注液及计量三通系统与光纤监测配合的方式，利用圆柱体岩心测试页岩自吸体积及对应的应变，实现了页岩自吸过程中的膨胀行为监测以及定量分析自吸过程中孔隙度变化，从而明确页岩粘土含量与自吸量和应变的关系。本发明填补了目前页岩自吸研究仅研究自吸量及其影响因素的局限，为页岩自吸机理提供了有效的依据，可以指导压裂液优化和返排制度优化，为提高页岩压裂效果及采收率奠定了基础。附图说明为了更清楚地说明本发明的技术方案，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发明的一些实施例，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获得其它附图。图1为本发明的结构示意图；图2为本发明光纤的设置结构示意图；图3为本发明自吸量与应变量之间的关系。附图标记：1-胶皮头；2-三通，2.1-接口a，2.2-接口b，2.3-接口c；3-胶皮软管；4-注液及计量三通系统，4.1-计量管，4.2-刻度，4.3-阀门c，4.4-阀门d；5-供液瓶；6-接头a；7-玻璃密闭容器，7.1-接头b，7.2-2mm塑料管，7.3-玻璃容器；8-岩心；9-第一光纤，9.1-第一光栅a，9.2-第一光栅b；10-第二光纤，10.1-第二光栅a，10.2-第二光栅b，10.3-第二光栅c；11-第三光纤，11.1-第三光栅a，11-第三光栅b；12-光纤解调仪；13-数据处理系统；14-立台。具体实施方式为了更清楚地说明本发明实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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获得其他的附图，并获得其他的实施方式。实施例1：一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，如图1-2所示，包括：用于放置岩心8的密封玻璃容器7，所述密封玻璃容器7包括玻璃容器7.3、与玻璃容器7.3密封连接的密封盖、安装于密封盖上并与玻璃容器7.3连通用于穿过光纤的2mm塑料管7.2以及连通玻璃容器7.3的接头b7.1；注液及计量三通系统4包括供液瓶5、用于计量流体体积变化的计量管4.1、与计量管4.1连接的直径为3mm的胶皮软管3以及与胶皮软管3相连接的三通2，计量管4.1上具有刻度4.2，量程为1ml，精度为0.1ml；计量管4.1与供液瓶5连接的一侧具有阀门c4.3，计量管4.1与接头b7.1连接的一侧具有阀门d4.4，其中，与计量管4.1一端连接的接头a6和接头b7.1通过胶皮管或快速接头连接；三通2的一端连接胶皮头1，三通2具有三个接口，分别为接口a2.1、接口b2.2以及接口c2.3，其中接口a2.1实验中封堵，接口b2.2上盖有胶皮头1，利用胶皮头1把溶液吸入至计量管4.1，接口c2.3与胶皮软管3连接；用于监测应变的光纤监测系统，如图2所示，包括在岩心8不同位置上粘贴的光纤，该光纤包括第一光纤9、第二光纤10与第三光纤11。其中，岩心8轴向粘贴1根第二光纤10，第二光纤10带有3个光栅，平均分布在轴向上，分别为第二光栅a10.1、第二光栅b10.2和第二光栅c10.3，第二光栅a10.1、第二光栅b10.2和第二光栅c10.3的波长分别为1531nm、1534nm、1537nm，发射率为85％，光栅间隔为30mm；岩心8环向上分别粘贴1根第一光纤9和第三光纤11，其中第一光纤9、第三光纤11分别带有2个光栅，为第一光栅a9.1和第一光栅b9.2，第三光栅a11.1和第三光栅b11.2，具体的，第一光栅a9.1和第一光栅b9.2以及第三光栅a11.1和第三光栅b11.2在岩心的位置可以通过岩心尺度的大小确定光栅之间的距离。第一光纤9和第三光纤11型号一致，其上带有的2个光栅的波长分别为1541nm、1544nm，发射率为85％，光栅间隔为42mm，光纤穿过2mm塑料管7.2与光纤解调仪12连接；以及数据处理系统13，其与光纤解调仪12连接，包括电脑主机和显示屏，电脑主机用于接收光纤解调仪的信号，并将折射率的信号转化成应变，然后在显示器上显示得到的应变结果。其中，本发明所述光纤解调仪12是一种通过一定方法使光纤纤芯的折射率发生轴向周期性调制而形成的衍射光栅。本发明一优选实施例中，为了更精确的描述页岩自吸时的应变，所述第一光纤9、第三光纤11分别粘贴于在距离岩心从下到上1/3和2/3的位置。贴光纤时使用ab胶(a胶与b胶比例为2:1)，粘贴好后固定8小时，使光纤牢固粘贴在岩心上。本发明选择轴心以及环向上在距离岩心1/3和2/3的位置设置光纤，主要为了确定页岩非均质性的影响，这样设置可以表征页岩不同位置处页岩非均质性的大小。本发明一优选实施例中，光纤从封闭玻璃容器7的密封盖上安装的2mm塑料管穿过，密封盖为橡胶材料制成，并且密封盖上钻2mm孔眼，2mm孔眼上插入2mm塑料管，待光纤通过后再用玻璃胶密封，粘贴好后固定8小时，确保实验过程中容器是封闭的。如图1所示，本发明进一步还包括立台14，立台14由底座和立杆组成，立杆上的不同位置可以放置不同的夹子，夹子夹住三通2和计量管4.1以便达到固定三通和计量管的作用。自吸实验进行时，首先把光纤按照图2所示粘贴在岩心8，光纤通过2mm塑料管7.2，通过后将光纤调整至合适长度，将2mm塑料管7.2和光纤通过玻璃胶密封在玻璃容器7.3的密封盖上，固定8小时，然后使用烧杯配置好溶液并且把溶液放入玻璃容器7.3中，密封盖盖在玻璃容器7上。再把准备好的溶液倒入供液瓶5，打开阀门c4.3，堵住三通2的接口a2.1，然后利用胶皮头1把溶液吸入至计量管4.1，关闭阀门c4.3，打开阀门d4.4，即可通过计量管4.1的刻度4.2的液面变化，测定岩心8吸液的体积，记录吸液体积的同时，通过光纤解调仪12在数据处理系统13中记录相应的应变，能够得到自吸量与应变之间的关系，为指导压裂液优化和返排制度优化。实施例2：一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征方法，包括以下步骤：(1)将岩心8加工成直径50mm*长度100mm页岩岩柱(岩柱可以根据不同的需求进行加工)，放置至温度为60℃的烘箱中干燥至重量恒定不变；(2)把干燥后的岩心8进行渗透率和孔隙度测试；(3)位于岩心8环向上在距离岩心8从下到上1/3和2/3的位置分别粘贴1根第一光纤9、第三光纤11，第一光纤9和第三光纤11分别带有2个光栅，为第一光栅a9.1和第一光栅b9.2，第三光栅a11.1和第三光栅b11.2；在岩心8轴向粘贴1根第二光纤10，第二光纤10的3个光栅平均分布在轴向上，分别为第二光栅a10.1、第二光栅b10.2和第二光栅c10.3；贴光纤时使用ab胶(a胶与b胶比例为2:1)，粘贴好后固定8小时，使光纤牢固粘贴在岩心上；(4)将第一光纤9、第二光纤10和第三光纤11通过2mm塑料管7.2，通过后将第一光纤9、第二光纤10和第三光纤11调整至合适长度，将2mm塑料管7.2和第一光纤9、第二光纤10以及第三光纤11通过玻璃胶密封在玻璃容器7.3的密封盖上，固定8小时；(5)将岩心8放入玻璃容器7.3中，把配置好的溶液加入玻璃容器7.3中，然后用密封盖将玻璃容器7.3密封；(6)将三通2的一端接口a2.1堵住，另一端接口b2.2将液体通过胶皮头1吸入计量管的0刻度处，关闭连接供液瓶5的阀门c4.3，根据u型管原理，可以通过液面下降刻度读取岩心吸液量；(7)记录初始液面后，每隔一段时间进行读数，相邻两段的液面差为此时间段的自吸量；同时利用光纤解调仪12记录对应的应变，前后两次的波长之差为对应的岩心应变；(8)结合步骤(2)的物性参数以及步骤(7)的自吸量和应变结果，可以得到自吸量与体积膨胀量之间关系。通过本实施例，可以得到自吸量与应变的关系，进一步得到自吸量与孔隙度的关系，为认识页岩中粘土膨胀增渗提供了有效的依据，同时也可以用于指导压裂液优化和压裂返排制度优化，为提高页岩压裂效果及采收率奠定了基础。实施例3：本实施例是以四川长宁龙马溪页岩气藏为例进行测试，具体步骤包括：(1)取自四川长宁龙马溪页岩气藏露头岩心，在岩心的相邻位置钻取3块直径为5cm、长度为10cm的页岩岩心，并将所述页岩岩心在温度为60℃的烘箱中烘干24h，直至岩心质量恒定不变；(2)在钻取步骤(1)页岩岩心的同时，在3个页岩岩心的相邻位置钻取3块直径为2.5cm，长度为5cm的页岩岩柱，并利用孔渗联测仪器进行孔隙度和渗透率的测试，测试得到三块岩心的孔隙度分别为3.65％、3.03％和2.89％，三块岩心的渗透率分别为0.00304md、0.00298md和0.0031md；(3)将测试物性参数后的岩心按照图2所示粘贴好光纤，然后把粘贴好光纤的岩心8放入玻璃容器中，并对光纤穿过玻璃容器密封盖部位进行密封处理，固定8h；(4)配置去离子水、10％nacl溶液和20％nacl溶液，然后在进行实验时分别通过注液及计量三通系统4注入玻璃容器中；(5)通过计量管4.1上面的刻度4.2计量吸液量，并同时利用光纤解调仪12通过数据处理系统13记录对应的应变，得到3块岩心在5d时不同浓度溶液中的自吸量如表1所示。通过表1可以看出，随着溶液浓度的增加，自吸量和应变量都是减小的，说明随着压裂液浓度的提高，页岩岩心内粘土膨胀受到抑制，粘土膨胀导致岩心内微裂缝产生的几率减小。因此，在实际页岩气藏压裂中，应该使用溶液浓度低的压裂液，以便压裂后焖井时产生更高的微裂缝，建立页岩气解吸附的空间和流动通道，增加页岩气产量。同时，可以通过自吸量和应变量的数据得到其相应的曲线关系，如图3所示。本实验装置及其方法为认识页岩中粘土膨胀增渗提供了有效的依据，同时也可以用于指导压裂液优化和压裂返排制度优化。表1页岩自吸5d时的自吸量和应变量自吸量(ml)应变量去离子水4.120.4210％nacl2.940.2620％nacl1.630.13上述实施例仅为本发明的较佳的实施方式，并非对本发明实施方式的限定。在上述实施例的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法穷举所有实施方式。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化与改动仍属于本发明的保护范围之内。当前第1页1 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技术特征：1.一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，包括：
用于放置岩心(8)的密封玻璃容器(7)，所述密封玻璃容器(7)包括玻璃容器(7.3)、与玻璃容器(7.3)密封连接的密封盖、安装于密封盖上并与玻璃容器(7.3)连通用于穿过光纤的2mm塑料管(7.2)以及连通玻璃容器(7.3)的接头b(7.1)；
注液及计量三通系统(4)，其包括供液瓶(5)、用于计量流体体积变化的计量管(4.1)、与计量管(4.1)连接的胶皮软管(3)以及与所述胶皮软管(3)相连接的三通(2)，所述计量管(4.1)与所述供液瓶(5)连接的一侧具有阀门c(4.3)，所述计量管(4.1)与所述接头b(7.1)连接的一侧具有阀门d(4.4)，所述三通(2)的一端连接胶皮头(1)；
用于监测应变的光纤监测系统，其包括在所述岩心(8)不同位置上粘贴的光纤，该光纤包括第一光纤(9)、第二光纤(10)和第三光纤(11)，所述第二光纤(10)粘贴于岩心(8)轴向，其带有3个光栅，平均分布在轴向上；所述第一光纤(9)和第三光纤(11)分别粘贴于岩心(8)环向上，其中所述第一光纤(9)、第三光纤(11)分别带有2个光栅；所述光纤穿过2mm塑料管(7.2)与光纤解调仪(12)连接；以及
数据处理系统(13)，其与所述光纤解调仪(12)连接，包括电脑主机和显示屏，所述电脑主机用于接收光纤解调仪的信号，并将折射率的信号转化成应变，在显示器上显示得到的应变结果。
2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，所述第一光纤(9)和第三光纤(11)分别粘贴于在距离所述岩心(8)从下到上1/3和2/3的位置。
3.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，所述三通(2)具有三个接口，分别为接口a(2.1)、接口b(2.2)以及接口c(2.3)，其中所述接口a(2.1)实验中封堵，接口b(2.2)上盖有胶皮头(1)，利用胶皮头(1)把溶液吸入至计量管(4.1)，接口c(2.3)与胶皮软管(3)连接。
4.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，所述第二光纤(10)带有的3个光栅分别为第二光栅a(10.1)、第二光栅b(10.2)和第二光栅c(10.3)，所述第二光栅a(10.1)、第二光栅b(10.2)和第二光栅c(10.3)的波长分别为1531nm、1534nm、1537nm，发射率为85％，光栅间隔为30mm。
5.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，所述第一光纤(9)和第三光纤(11)分别带有2个光栅，为第一光栅a(9.1)和第一光栅b(9.2)，第三光栅a(11.1)和第三光栅b(11.2)；所述第一光纤(9)和第三光纤(11)型号一致，其上带有的2个光栅的波长分别为1541nm、1544nm，发射率为85％，光栅间隔为42mm。
6.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，粘贴所述光纤时使用ab胶，粘贴好后固定8小时。
7.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，所述计量管(4.1)上具有刻度(4.2)，量程为1ml，精度为0.1ml。
8.根据权利要求1所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，还包括立台(14)，所述立台(14)由底座和立杆组成，所述立杆上的不同位置放置不同的夹子，所述夹子用于固定三通(2)和计量管(4.1)。
9.一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征方法，采用权利要求1-8任一所述的基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将岩心(8)加工成直径50mm*长度100mm页岩岩柱，放置至温度为60℃的烘箱中干燥至重量恒定不变；
(2)把干燥后的岩心(8)进行渗透率和孔隙度测试；
(3)位于岩心(8)环向上在距离岩心(8)从下到上1/3和2/3的位置分别粘贴1根第一光纤(9)和第三光纤(11)，在岩心(8)轴向粘贴1根第二光纤(10)，粘贴第一光纤(9)、第二光纤(10)和第三光纤(11)时使用ab胶，粘贴好后固定8小时，使光纤牢固粘贴在岩心上；
(4)将第一光纤(9)、第二光纤(10)和第三光纤(11)通过2mm塑料管(7.2)，通过后将第一光纤(9)、第二光纤(10)和第三光纤(11)调整至合适长度，将2mm塑料管(7.2)和第一光纤(9)、第二光纤(10)以及第三光纤(11)通过玻璃胶密封在玻璃容器(7.3)的密封盖上，固定8小时；
(5)将岩心(8)放入玻璃容器(7.3)中，把配置好的溶液加入玻璃容器(7.3)中，然后用密封盖将玻璃容器(7.3)密封；
(6)将三通(2)的一端接口a(2.1)堵住，另一端接口b(2.2)将液体通过胶皮头(1)吸入计量管的0刻度处，关闭连接供液瓶(5)的阀门c(4.3)；
(7)记录初始液面后，每隔一段时间进行读数，相邻两段的液面差为此时间段的自吸量，同时利用光纤解调仪(12)记录对应的应变，前后两次的波长之差为对应的岩心应变；
(8)结合步骤(2)的物性参数以及步骤(7)的自吸量和应变结果，得到自吸量与体积膨胀量之间关系。
技术总结本发明公开了一种基于光纤传感的页岩自吸膨胀行为定量表征装置及方法，包括：用于放置岩心的密封玻璃容器，包括玻璃容器、与玻璃容器连通并用于穿过光纤的2mm塑料管以及连通玻璃容器的接头b；注液及计量三通系统，包括供液瓶、用于计量流体体积变化的计量管、与计量管连接的胶皮软管以及与胶皮软管相连接的三通，三通的一端连接胶皮头；用于监测应变的光纤监测系统，包括在岩心轴向粘贴1根带有3个光栅的光纤，环向上粘贴带有2个光栅的2根光纤。本发明利用圆柱体岩心测试页岩自吸体积及对应的应变，可以实现自吸过程中页岩孔隙度变化的定量表征，为认识页岩中粘土膨胀增渗提供了有效的依据，同时也可以用于指导压裂液优化和压裂返排制度优化。
技术研发人员：谭永胜;李琦;徐丽风;徐亮
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所
技术研发日：2020.11.13
技术公布日：2021.03.12
