1.一种室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,应用于室内评价空间应力场主动利用效果的系统,所述方法包括,将岩样放置在岩样放置装置中;通过围压控制装置对岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压,形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场;按照压裂方案,通过压裂液注入装置向所述岩样放置装置中的所述岩样的井筒中的射孔内注入所述压裂液,以使所述岩样内部形成裂缝,所述压裂方案包括向每个所述射孔内注入所述压裂液的起始时刻以及向每个所述射孔内注入所述压裂液的流量随时间的变化曲线;通过裂缝成像装置获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量;通过应力测量装置测量所述岩样内部的应力值;根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数;根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果;所述裂缝的形态进一步包括裂缝面积和裂缝的迂曲度;根据所述裂缝的形态和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数的公式为,其中,Q j 表示根据所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的第j次实验计算的所述应力场主动利用系数,n j 表示所述j次实验在所述岩样上产生的裂缝数量, 表示所述第j次实验结束后,所述应力测量装置对所述岩样内部的多个位置进行测量得到的应力值的平均值,S i,j 表示所述第j次实验结束后,在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的裂缝面积,τ i,j 表示所述第j次实验结束后,在所述岩样内产生的裂缝中第i条裂缝的迂曲度, 表示所述第j次实验结束后,在所述岩样内产生的裂缝中,第i条裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角,j=1表示通过所述室内评价空间应力场主动利用效果的实验方法进行的背景实验;在所述背景实验中,包括:S1、按照所述背景实验的压裂方案,通过所述压裂液注入装置向所述岩样的一个井筒中按照所述射孔与所述压裂液注入装置的距离由远至近的顺序依次向该井筒的多个所述射孔中注入所述压裂液;S2、当该井筒的全部射孔均注入压裂液完成后,更换另一个井筒重复步骤S1,直至所述岩样的全部井筒的全部射孔均完成注入所述压裂液,得到所述背景实验在所述岩样上产生的裂缝数量n 1 、所述岩样内部的多个位置的应力值的平均值 所述岩样内各裂缝的裂缝面积S i,1 和迂曲度τ i,1 、所述岩样内各裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角 所述系统包括,岩样放置装置,用于放置岩样,所述岩样内设置有多个井筒,所述井筒内设置有多个射孔,任意相邻两个所述井筒内的所述射孔在所述岩样的水平方向和竖直方向上交错放置;围压控制装置,用于对所述岩样放置装置中的所述岩样施加设定的围压,形成所述岩样在实际地层中的原始地应力场;裂缝成像装置,用于获取所述岩样内部的裂缝的形态和裂缝数量;压裂液注入装置,与所述岩样的井筒的一端连接,用于向所述岩样的井筒中的射孔内注入压裂液,以在所述岩样内形成裂缝;应力测量装置,用于在所述压裂液注入装置向所述井筒的射孔内注入所述压裂液的过程中测量所述岩样内部的应力值;处理装置,用于根据所述裂缝的形态、裂缝数量和所述应力值计算所述岩样的应力场主动利用系数,并根据所述应力场主动利用系数与预设的主动利用系数门限值定量评价所述空间应力场的主动利用效果。
2.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,所述射孔上设有阀门,所述压裂液注入装置进一步包括压裂液注入泵、流量切换控制单元、井筒压力平衡单元和流量注入控制单元;所述压裂液注入泵与所述流量切换控制单元的第一端连接,所述流量切换控制单元的第二端与所述岩样的所有井筒的首端连接,所述岩样的所有井筒的尾端与所述井筒压力平衡单元连接,所述流量注入控制单元与所述射孔上的阀门连接;所述压裂液注入泵用于通过所述流量切换控制单元按照预定的顺序向所述岩样的所有井筒的首端注入所述压裂液;所述流量切换控制单元用于控制所述压裂液的流量、所述压裂液注入所述岩样的井筒的顺序;所述流量注入控制单元用于控制所述射孔上的阀门的开启或闭合,从而控制所述压裂液注入所述井筒中的射孔的顺序;所述井筒压力平衡单元用于控制所述岩样的各井筒尾端的连通情况,以平衡所述岩样的各井筒内部的压力。
3.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,所述应力测量装置进一步包括设置在所述岩样内部的多个应力传感器;所述应力传感器用于测量所述岩样内部各点的应力值。
4.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,所述岩样放置装置还包括注水阀门和排水阀门,所述注水阀门和所述压裂液注入装置连接;所述压裂液注入装置进一步用于通过所述注水阀门向所述岩样放置装置内部注入压裂液,以使所述岩样浸泡在所述压裂液中;所述排水阀门用于将所述岩样放置装置内部的所述压裂液排出。
5.根据权利要求4所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,所述系统还包括真空泵,所述岩样放置装置还包括真空泵阀门;所述真空泵位于所述岩样放置装置的外部并与所述岩样放置装置的真空泵阀门连接;所述真空泵用于当所述压裂液的液面高于所述岩样的上表面后,通过所述真空泵阀门抽出所述岩样放置装置内部的气体。
6.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,所述系统进一步包括温度控制装置;所述温度控制装置用于调节所述岩样放置装置内部的温度。
7.根据权利要求1所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,计算裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角的步骤包括,将所述裂缝在所述岩样的纵向上分割成N段,得到N+1个水平面,每个水平面与所述裂缝的缝面相交形成一条裂缝曲线;分别计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角;根据所述裂缝曲线的数量,计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角之和的平均值,将所述夹角之和的平均值作为所述裂缝的缝面与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的平均夹角。
8.根据权利要求7所述的室内评价空间应力场主动利用效果的方法,其特征在于,计算各所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角的步骤包括,通过公式 在所述裂缝曲线的极坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角,其中, 表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角,L表示所述裂缝曲线的长度,ρ(θ)为所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的表征,θ表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述极坐标系下的角度坐标, 表示对函数ρ(θ)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分, θ_start、θ_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述极坐标系下的起始点和终止点的角度坐标;或,通过公式 在所述裂缝曲线的平面直角坐标系下计算所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角,其中, 表示所述裂缝曲线与所述原始地应力场的最大水平主应力方向的夹角,L表示所述裂缝曲线的长度,f(x)为所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的表征,x表示所述裂缝曲线的路径上任意一点在所述平面直角坐标系下的横坐标,∫ L f(s)ds表示对函数f(x)在所述裂缝曲线的长度上沿弧长微元ds曲线积分, x_start、x_end分别表示所述裂缝曲线的路径在所述平面直角坐标系下的起始点和终止点的横坐标;所述裂缝曲线的路径上的任意一点满足 其中θ uni 表示所述裂缝曲线的路径上某一点的水平最大主应力方向。