1.一种基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,包括高压反应系统、压裂液注入系统、固定旋转系统、供气系统、围压控制系统、CT扫描系统和数据收集处理系统,固定旋转系统位于高压反应系统的下方,压裂液注入系统、供气系统、围压控制系统分别与高压反应系统连接,CT扫描系统位于高压反应系统的外侧;所述高压反应系统包括高压釜体(17),高压釜体(17)的圆柱形腔体的中部设有环形的橡胶套(12),高压釜体(17)的内侧面和橡胶套(12)的外侧面之间形成围压液腔(14),橡胶套(12)内设有水合物沉积物(11),高压釜体(17)的顶部密封固定有上堵头(16),高压釜体(17)的底部密封设置有下堵头(19),橡胶套(12)与上堵头(16)、下堵头(19)之间均为密封连接;所述压裂液注入系统包括导管(21)、高压膜(22)、接头(24)和注入泵(28),导管(21)和高压膜(22)位于水合物沉积物(11)的中部,导管(21)沿高压釜体的轴向设置,导管(21)的外壁上间隔设置数个通孔,导管(21)设置在高压膜(22)内,导管(21)和高压膜(22)之间形成压裂液腔(23),导管(21)和高压膜(22)的上、下端分别通过接头(24)和固定块(25)与高压釜体固定连接,上、下两端的接头(24)和固定块(25)内分别设有压裂液通道,注入泵(28)通过上端的接头和固定块内的压裂液通道与导管(21)内部的腔体连通;压裂液沿着导管进入压裂液腔内,使高压膜膨胀变形,压裂液通过高压膜挤压水合物沉积物,从而使水合物沉积物内产生裂缝;持续注入压裂液,高压膜不断膨胀挤压水合物沉积物,使水合物沉积物内部裂缝不断扩展发育。
2.根据权利要求1所述的基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,所述高压釜体(17)的上部设有围压液进口(15),高压釜体(17)的下部设有围压液出口,上堵头(16)的上方设有压块(18),上堵头(16)内设有压裂液流动通道和注气通道,压裂液注入系统通过压裂液流动通道与水合物沉积物(11)连通,供气系统通过注气通道与水合物沉积物(11)连通;所述下堵头(19)与固定旋转系统连接,下堵头(19)的顶部设有温度探针(13),温度探针(13)插入水合物沉积物(11)内。
3.根据权利要求1所述的基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,所述固定旋转系统包括承压块(31)、轴压加载机构(32)、固定支撑架(33)和转盘(34),承压块(31)位于高压釜体(17)的下方,承压块(31)的顶部与其上方的下堵头(19)固定连接,承压块(31)的下方与轴压加载机构(32)连接,轴压加载机构(32)设置在固定支撑架(33)上,固定支撑架(33)的底部设有转盘(34)。
4.根据权利要求2所述的基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,所述供气系统包括气瓶(41),气瓶(41)与上堵头(16)的注气通道之间通过连接管路连接,该连接管路上设有二号阀门(42)、一号流量计(43)和二号压力传感器(44)。
5.根据权利要求2所述的基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,所述围压控制系统包括制冷循环机构(51)和增压泵(52),制冷循环机构(51)的出液口与增压泵(52)的进液口连接,增压泵(52)的出液口通过连接管路与高压釜体(17)上的围压液进口(15)连通,增压泵(52)与围压液进口(15)之间的连接管路上依次设有三号阀门(53)、二号流量计(54)和三号压力传感器(55);制冷循环机构(51)通过连接管路与高压釜体的围压液出口连通,制冷循环机构与围压液出口的连接管路上设有四号阀门(56)。
6.根据权利要求1所述的基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,所述CT扫描系统包括接收器(61)和X射线发生器(62),接收器(61)和X射线发生器(62)对称设置在高压釜体(17)的外侧。
7.根据权利要求1所述的基于CT的水合物沉积物裂缝扩展模拟实验装置,其特征在于,所述数据收集处理系统包括数据处理器(71)和计算机(72),数据处理器(71)分别通过数据线与各流量计、压力传感器和温度探针(13)连接,数据处理器(71)与计算机(72)连接。
8.一种利用权利要求1-7任一所述装置进行实验的方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.实验装置的连接;S2.合成水合物;S3.模拟裂缝扩展过程:启动注入泵,使压裂液沿着导管进入压裂液腔内,使高压膜膨胀变形,压裂液通过高压膜挤压水合物沉积物,从而使水合物沉积物内产生裂缝;持续注入压裂液,高压膜不断膨胀挤压水合物沉积物,使水合物沉积物内部裂缝不断扩展发育;注入过程中通过调整制冷循环机构和轴压加载机构,使水合物沉积物的应力状态保持不变;S4.观测裂缝特征:裂缝扩展过程中,通过控制注入泵保持压裂液注入压力不变,启动X射线发射器和接收器,启动转盘转动,通过X射线发射器和接收器对水合物沉积物进行CT扫描,观测水合物沉积物内部结构的变化情况;S5.裂缝形态的重构和分析、以及对水合物储层可压性的评价。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,上述步骤S2中,向橡胶套内填入与水充分混合的沉积物,将导管和高压膜通过接头和固定块安装在水合物沉积物内部的中部位置,密封好整个实验装置,然后通过供气系统向沉积物内注入甲烷气体,然后通过制冷循环机构和轴向加载机构施加固定的轴压和围压,然后调整制冷循环装置机构,使高压釜体降温,在高压釜体内合成水合物。