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申请/专利权人：中国科学院武汉岩土力学研究所

摘要：本发明涉及一种基于流量控制的岩石水力压裂裂缝扩展控制方法，对试样施压，设置PID控制参数目标裂缝面积S，向试样注入流量；以起裂前最后一次提升流量后的等效渗流厚度作为岩石等效渗流厚度D；试样初次起裂后观察孔压是否大幅变化，如否则待孔压稳定后计算此时裂缝面积，若未达S则提升注入流量，待孔压稳定后计算此时裂缝面积，以裂缝面积差值作为调整注入流量的反馈信号，使得随着调整后的裂缝面积与S接近，每次调整后流量的变化随之减小，直至最后一次流量调整后裂缝面积等于或超过目标值时实验结束。本发明通过降低每次流量的增加值，尽量使注入流量接近临界起裂流量，以限制裂缝起裂后的初始扩展长度，并建立了使用PID控制裂缝面积的方法。

主权项：1.一种基于流量控制的岩石水力压裂裂缝扩展控制方法，其特征在于，控制压裂实验包括以下步骤：S3.1、按照实验方案对岩石试样施加三轴压力，并在上位机中设置PID控制参数，控制参数包括目标裂缝面积S，待三轴压力稳定后开启压裂泵和监测设备，压裂泵向岩石试样注入流量，初始值为；S3.2、在岩石试样未起裂的情况下，每次提升流量小于的10%，每次流量的增加值减小，每次提升流量后的注入流量为，持续注入设定时间，待压力稳定后计算等效渗流厚度；直至岩石试样起裂，以起裂前最后一次提升流量后计算得到的等效渗流厚度作为岩石等效渗流厚度D；等效渗流厚度为： 其中：为起裂前j时刻的注入流量，为起裂前j时刻的等效渗流厚度，为注入流量下钻孔压力稳定后的压力，为岩石试样的渗透率，为钻孔裸露段面积，为压裂液粘度，为岩石内部的孔隙压力；S3.3、岩石试样初次起裂后观察孔压是否大幅变化，如没有则进行下一步；S3.4、待裂缝初始扩展孔压稳定后，计算此时压裂裂缝面积，若裂缝面积未达目标值S则提升注入流量，提升流量后持续注入设定时间，待孔压再次稳定后，计算此时的裂缝面积，并计算注入流量改变后裂缝面积差值作为用于调整注入流量的反馈信号，以使得随着调整后的裂缝面积与目标值S接近，每次调整后流量的变化随之减小，直至最后一次流量调整后裂缝面积等于或超过目标值S时压裂实验结束；压裂裂缝面积为： 其中：为起裂后i时刻的注入流量，为起裂后i时刻试样内压裂裂缝面积，为注入流量下钻孔压力稳定后的压力，为压裂液粘度，为岩石等效渗流厚度，为岩石试样的渗透率，为岩石内部的孔隙压力，为钻孔裸露段面积。

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