預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法與流程

本發明屬于油氣田開發技術領域，具體涉及一種預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法，該無介質的天然裂縫預置在巖心內部。

背景技術：

隨著石油勘探開發技術的發展，鉆遇的儲層多樣性也在增加，其中不乏低孔隙度低滲透率的碳酸鹽巖和頁巖儲層以及以吸附氣為主的煤巖層等。這些儲層具有一些共同的特征：產生工業油氣流需要對儲層進行水力壓裂改造；儲層層理和裂縫發育，這些天然裂縫和層理對壓裂時裂縫的走向和形態有很顯著的影響；利用壓裂釋放吸附在巖石上的大量吸附氣，尤其是頁巖和煤巖。

在進行室內物理模擬實驗時，為了研究天然裂縫和發育的層理對人工裂縫的影響，需要在制作物理試件時在巖石內部預置天然裂縫或者在試件澆筑完成并凝固后切割試件以模擬具有一定交角和傾角的裂縫。目前，存在一些預置含有介質的天然裂縫的方法，但是還沒有成熟的預置不含有介質的天然裂縫的方法，因為在預置不含有介質的裂縫時，在澆筑混凝土過程中，混凝土很容易進入已經初步形成的裂縫中，將已形成的裂縫又彌合住，很難形成完整的裂縫，無法準確的滿足實驗要求的狀態，最終影響實驗結果；如果是在試件完成后再進行切割可以準確設定天然裂縫和人工裂縫的交角和傾角，但是卻無法模擬天然裂縫所處的封閉環境，也無法模擬人工裂縫和天然裂縫相交后的延伸。因此，急需開發一種用于預置巖心內部無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法，以解決現有技術存在的問題。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置，由底板、側板ⅰ、側板ⅱ、井筒側板和裝縫側板組裝成巖心澆筑槽；所述側板ⅰ和所述側板ⅱ對稱設置在所述底板上，所述井筒側板和所述裝縫側板對稱設置在所述底板上；所述井筒側板的中心部位開設井筒限位孔，所述井筒限位孔內安裝橡膠圈和井筒；所述裝縫側板的中心部位開設圓盤限位孔，所述圓盤限位孔內安裝裝縫組件，所述圓盤限位孔的圓周上對稱設置兩個凸起；所述裝縫組件包括裝縫圓盤、傾角器、堵縫楔、裝縫插板，所述裝縫插板為矩形平面薄板。

優選的是，所述裝縫圓盤的圓周上設置卡槽。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤的圓周上對稱設置兩個凹槽，兩個凹槽分別與兩個凸起相配合。凹槽與凸起配合后，使得凸起進入裝縫圓盤圓周的卡槽內，進而實現裝縫圓盤在裝縫側板上沿周向旋轉。裝縫圓盤的直徑略小于裝縫側板的長度，能保證正常安裝即可。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤的中心部位設置圓環，通過旋轉圓環帶動裝縫圓盤旋轉，旋轉角度為0-360o。旋轉圓環，進而帶動裝縫圓盤旋轉，旋轉到需要的角度后，可將圓環取下來，避免旋轉傾角器時，圓環與裝縫插板發生碰撞，影響旋轉角度。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤上至少設置一個楔形插縫。

在上述任一方案中優選的是，所述圓環的兩側對稱設置兩個楔形插縫。根據裝縫圓盤的直徑以及楔形插縫到裝縫圓盤中心的距離來設計楔形插縫的長度和寬度，盡可能使楔形插縫的長度和寬度最大化，以滿足各種人工預置天然裂縫的適應性，與此同時還要滿足組件安裝的要求。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩端分別設置凸耳ⅰ，所述凸耳ⅰ上設置圓孔。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α，90o≤α＜180o。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ，所述插縫ⅰ的寬度為1-5mm。

在上述任一方案中優選的是，所述堵縫楔的兩個楔形平面之間的夾角與所述楔形插縫的兩個楔形平面之間的夾角相同；將所述堵縫楔填充到所述楔形插縫內。

在上述任一方案中優選的是，所述傾角器的兩端分別設置凸耳ⅱ，所述凸耳ⅱ上設置圓孔，兩個凸耳ⅱ分別與兩個凸耳ⅰ相配合。

在上述任一方案中優選的是，所述傾角器可繞其兩端的凸耳ⅱ所在的中心軸線旋轉，旋轉角度為0-360o。

在上述任一方案中優選的是，所述傾角器的兩個凸耳ⅱ之間為圓弧形狀，所述圓弧底部設置插縫ⅱ，所述插縫ⅱ的寬度為1-5mm。

傾角器上的插縫ⅱ和裝縫圓盤上的插縫ⅰ可以確定一個平面，該平面即為天然裂縫所在的平面。當裝縫圓盤繞其中心軸旋轉時，天然裂縫所在的平面與側板ⅰ和/或側板ⅱ形成不同的交角，這相當于天然裂縫與地層主應力形成了不同的角度，也就相當于控制了人工裂縫和天然裂縫的交角；當傾角器繞其兩端凸耳ⅱ的中心軸旋轉時，天然裂縫所在的平面與底板之間的交角會隨之發生變化，旋轉到預定角度后固定傾角器，如此便可以調整天然裂縫的傾角。

凸耳ⅱ的高度與凸耳ⅰ的高度相等。堵縫楔的形狀與裝縫圓盤上的楔形插縫的形狀完全相同，但尺寸略小，能夠將堵縫楔放入楔形插縫即可。抽出裝縫插板后，從楔形插縫內注入適量水泥漿料，封堵因抽取裝縫插板而產生的與外界連通的縫隙；然后旋轉傾角器，使傾角器最底部固定并壓緊堵縫楔，直至巖心試件完全凝固。

裝縫插板的形狀不限于此，其厚度略小于插縫ⅰ和插縫ⅱ的縫寬，其長度至少大于巖心試件長度、裝縫側板厚度、裝縫組件高度三者之和；裝縫插板可為不銹鋼薄板、鋁合金薄板、硬質塑料薄板等，裝縫插板的表面盡量光滑，易于混凝土在其表面流動，形成較為平整的裂縫，而且易于將其從混凝土中抽取出來。本發明的天然裂縫內不需要填充任何介質，僅用裝縫插板自身體積所形成的窄縫作為天然裂縫，當水泥漿料凝固一段時間后，已經具有了一定的結構強度，該窄縫不會垮塌時抽出裝縫插板，用水泥漿料封堵該裂縫與外界連通的部分，用堵縫楔封堵楔形插縫。

本發明還提供另一種預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置，在上述任一種實驗裝置的基礎上，將所述井筒限位孔設置在所述底板的中心部位代替設置在所述井筒側板的中心部位，所述底板上的井筒限位孔內安裝橡膠圈和井筒。該方案為替補方案，當楔形插縫的兩個楔形平面之間的夾角α在90-180o的范圍內越小時，即α越接近90o時，由于實驗裝置本身的尺寸、形狀等因素限制，裝縫插板與井筒之間的傾角無法達到理論值，此時需要采用該方案，以實現理想狀態。

本發明還提供一種預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗方法，按照先后順序包括以下步驟：

步驟一：組裝實驗裝置，采用螺栓連接或滑槽連接的方式將底板、側板ⅰ、側板ⅱ、井筒側板和裝縫側板組裝成巖心澆筑槽；

步驟二：在井筒側板上的井筒限位孔內安裝井筒，并通過橡膠圈進行固定和密封，此時井筒與底板平行；

步驟三：在裝縫側板上的圓盤限位孔內安裝裝縫組件；將裝縫插板依次插入傾角器的插縫ⅱ和楔形插縫的插縫ⅰ中，再繼續插入到巖心澆筑槽內；

步驟四：通過旋轉圓環帶動裝縫圓盤旋轉，使裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成一定角度，取下圓環；通過旋轉傾角器使裝縫插板與井筒形成一定角度；

步驟五：向巖心澆筑槽內注入水泥漿料，直至水泥漿料填滿整個巖心澆筑槽，并將上表面抹平；

步驟六：靜置1-4小時，水泥漿料逐漸凝固并具有一定結構強度，此時形成的裂縫不會垮塌，然后緩慢抽出裝縫插板；

步驟七：從楔形插縫內注入適量水泥漿料，封堵因抽取裝縫插板而產生的與外界連通的縫隙；將堵縫楔填充到楔形插縫內，并用工具敲擊堵縫楔使其壓實；旋轉傾角器，使其底部壓緊堵縫楔，直至巖心試件完全凝固。

優選的是，所述實驗裝置為上述任一項所述的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α，90o≤α＜180o。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤的旋轉角度為0-360o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為0-360o。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β＜90o。

本發明還提供另一種用預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗方法，在上述任一種實驗方法的基礎上，用下面的步驟代替所述步驟二，即在底板上的井筒限位孔內安裝井筒，并通過橡膠圈進行固定和密封，此時井筒與底板垂直。該方案為替補方案，當楔形插縫的兩個楔形平面之間的夾角α在90-180o的范圍內越小時，即α越接近90o時，由于實驗裝置本身的尺寸、形狀等因素限制，裝縫插板與井筒之間的傾角無法達到理論值，此時需要采用該方案，以實現理想狀態。

優選的是，所述實驗裝置為上述任一種所述的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置。

在上述任一方案中優選的是，所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α，90o≤α＜180o。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫圓盤的旋轉角度為0-360o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為0-360o。

在上述任一方案中優選的是，所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o＜β≤90o。

本發明的實驗裝置及其方法，結構簡單，操作方便，能夠準確的在巖心內部預置有介質的天然裂縫和層理，在澆筑巖心試件的過程中，可通過調整實驗裝置上的活動組件來準確調整預置的天然裂縫與人工裂縫之間的傾角和交角，這樣可以避免在制作模擬試件時產生的誤差，進而能夠真實的模擬地層天然裂縫與人工裂縫相遇后的延展模式，為現場施工提供了可靠的指導方法。

本發明的實驗裝置及其方法具有如下有益效果：（1）可以精確預置天然裂縫的傾角和交角；（2）可以預置無介質的天然裂縫；（3）根據實驗要求，可以更改裝縫側板上的裝縫圓盤，以滿足不同實驗需求，只需一個裝縫側板，但是可適用多個不同的裝縫圓盤，能夠實現實驗的多樣性；（4）實驗裝置結構簡單，操作方便，易于加工，實用性較強。

附圖說明

圖1為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的一優選實施例結構示意圖；

圖2為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的俯視圖；

圖3為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的井筒側板與井筒組裝結構示意圖；

圖4為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的井筒側板與井筒組裝爆炸圖；

圖5為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的裝縫圓盤的結構示意圖；

圖6為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的裝縫圓盤的俯視圖；

圖7為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的傾角器的結構示意圖；

圖8為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的裝縫插板的結構示意圖；

圖9為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的裝縫組件的結構示意圖；

圖10為按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的裝縫組件的另一結構示意圖；

圖11為按照本發明的預置有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的圖1所示實施例的裝縫組件的另一結構示意圖；

圖12為按照本發明的預置有介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置的另一優選實施例的底板結構示意圖。

圖中標注說明：1-底板，2-側板ⅰ，3-側板ⅱ，4-井筒側板，5-裝縫側板，6-井筒限位孔，7-橡膠圈，8-井筒，9-圓盤限位孔，10-凸起，11-裝縫圓盤，12-傾角器，13-堵縫楔，14-裝縫插板，16-卡槽，17-凹槽，18-圓環，19-楔形插縫，20-凸耳ⅰ，21-插縫ⅰ，22-凸耳ⅱ，23-插縫ⅱ。

具體實施方式

為了更進一步了解本發明的發明內容，下面將結合具體實施例詳細闡述本發明。

實施例一：

如圖1-11所示，按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置，由底板1、側板ⅰ2、側板ⅱ3、井筒側板4和裝縫側板5組裝成巖心澆筑槽；所述側板ⅰ2和所述側板ⅱ3對稱設置在所述底板1上，所述井筒側板4和所述裝縫側板5對稱設置在所述底板1上；所述井筒側板4的中心部位開設井筒限位孔6，所述井筒限位孔6內安裝橡膠圈7和井筒8；所述裝縫側板5的中心部位開設圓盤限位孔9，所述圓盤限位孔9內安裝裝縫組件，所述圓盤限位孔9的圓周上對稱設置兩個凸起10；所述裝縫組件包括裝縫圓盤11、傾角器12、堵縫楔13、裝縫插板14，所述裝縫插板14為矩形平面薄板。

所述裝縫圓盤11的圓周上設置卡槽16；所述裝縫圓盤11的圓周上對稱設置兩個凹槽17，兩個凹槽17分別與兩個凸起10相配合。凹槽與凸起配合后，使得凸起進入裝縫圓盤圓周的卡槽內，進而實現裝縫圓盤在裝縫側板上沿周向旋轉。裝縫圓盤的直徑略小于裝縫側板的長度，能保證正常安裝即可。

所述裝縫圓盤11的中心部位設置圓環18，通過旋轉圓環18帶動裝縫圓盤11旋轉，旋轉角度為30o。旋轉圓環，進而帶動裝縫圓盤旋轉，旋轉到需要的角度后，可將圓環取下來，避免旋轉傾角器時，圓環與裝縫插板發生碰撞，影響旋轉角度。

所述圓環18的兩側對稱設置兩個楔形插縫19，根據裝縫圓盤的直徑以及楔形插縫到裝縫圓盤中心的距離來設計楔形插縫的長度和寬度，盡可能使楔形插縫的長度和寬度最大化，以滿足各種人工預置天然裂縫的適應性，與此同時還要滿足組件安裝的要求。所述楔形插縫19的兩端分別設置凸耳ⅰ20，所述凸耳ⅰ20上設置圓孔。所述楔形插縫19的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=90o；所述楔形插縫19的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ21，所述插縫ⅰ21的寬度為1mm。

所述堵縫楔13的兩個楔形平面之間的夾角與所述楔形插縫19的兩個楔形平面之間的夾角相同；將所述堵縫楔13填充到所述楔形插縫19內。

所述傾角器12的兩端分別設置凸耳ⅱ22，所述凸耳ⅱ22上設置圓孔，兩個凸耳ⅱ22分別與兩個凸耳ⅰ20相配合。所述傾角器12可繞其兩端的凸耳ⅱ22所在的中心軸線旋轉，旋轉角度為0-360o。所述傾角器12的兩個凸耳ⅱ22之間為圓弧形狀，所述圓弧底部設置插縫ⅱ23，所述插縫ⅱ23的寬度為1mm。

傾角器上的插縫ⅱ和裝縫圓盤上的插縫ⅰ可以確定一個平面，該平面即為天然裂縫所在的平面。當裝縫圓盤繞其中心軸旋轉時，天然裂縫所在的平面與側板ⅰ和/或側板ⅱ形成不同的交角，這相當于天然裂縫與地層主應力形成了不同的角度，也就相當于控制了人工裂縫和天然裂縫的交角；當傾角器繞其兩端凸耳ⅱ的中心軸旋轉時，天然裂縫所在的平面與底板之間的交角會隨之發生變化，旋轉到預定角度后固定傾角器，如此便可以調整天然裂縫的傾角。

凸耳ⅱ的高度與凸耳ⅰ的高度相等。堵縫楔的形狀與裝縫圓盤上的楔形插縫的形狀完全相同，但尺寸略小，能夠將堵縫楔放入楔形插縫即可。抽出裝縫插板后，從楔形插縫內注入適量水泥漿料，封堵因抽取裝縫插板而產生的與外界連通的縫隙；然后旋轉傾角器，使傾角器最底部固定并壓緊堵縫楔，直至巖心試件完全凝固。

裝縫插板的厚度略小于插縫ⅰ和插縫ⅱ的縫寬，其長度至少大于巖心試件長度、裝縫側板厚度、裝縫組件高度三者之和；裝縫插板可為不銹鋼薄板、鋁合金薄板、硬質塑料薄板等，裝縫插板的表面盡量光滑，易于混凝土在其表面流動，形成較為平整的裂縫，而且易于將其從混凝土中抽取出來。本實施例的天然裂縫內不需要填充任何介質，僅用裝縫插板自身體積所形成的窄縫作為天然裂縫，當水泥漿料凝固一段時間后，已經具有了一定的結構強度，該窄縫不會垮塌時抽出裝縫插板，用水泥漿料封堵該裂縫與外界連通的部分，用堵縫楔封堵楔形插縫。

本實施例還提供一種預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗方法，使用上述預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置，按照先后順序包括以下步驟：

步驟一：組裝實驗裝置，采用螺栓連接或滑槽連接的方式將底板、側板ⅰ、側板ⅱ、井筒側板和裝縫側板組裝成巖心澆筑槽；

步驟二：在井筒側板上的井筒限位孔內安裝井筒，并通過橡膠圈進行固定和密封，此時井筒與底板平行；

步驟三：在裝縫側板上的圓盤限位孔內安裝裝縫組件；將裝縫插板依次插入傾角器的插縫ⅱ和楔形插縫的插縫ⅰ中，再繼續插入到巖心澆筑槽內；

步驟四：通過旋轉圓環帶動裝縫圓盤旋轉，使裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成一定角度，取下圓環；通過旋轉傾角器使裝縫插板與井筒形成一定角度；

步驟五：向巖心澆筑槽內注入水泥漿料，直至水泥漿料填滿整個巖心澆筑槽，并將上表面抹平；

步驟六：靜置1-4小時，水泥漿料逐漸凝固并具有一定結構強度，此時形成的裂縫不會垮塌，然后緩慢抽出裝縫插板；

步驟七：從楔形插縫內注入適量水泥漿料，封堵因抽取裝縫插板而產生的與外界連通的縫隙；將堵縫楔填充到楔形插縫內，并用工具敲擊堵縫楔使其壓實；旋轉傾角器，使其底部壓緊堵縫楔，直至巖心試件完全凝固。

所述裝縫圓盤的旋轉角度為30o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為30o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=90o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β≤45o。

本實施例的實驗裝置及其方法，結構簡單，操作方便，能夠準確的在巖心內部預置天然裂縫和層理，在澆筑巖心試件的過程中，可通過調整實驗裝置上的活動組件來準確調整預置的天然裂縫與人工裂縫之間的傾角和交角，這樣可以避免在制作模擬試件時產生的誤差，進而能夠真實的模擬地層天然裂縫與人工裂縫相遇后的延展模式，為現場施工提供了可靠的指導方法。

實施例二：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例一相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為3mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為3mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為90o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為90o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=100o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β≤50o。

實施例三：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例一相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為5mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為5mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為120o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為120o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=120o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β≤60o。

實施例四：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例一相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為3mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為5mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為180o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為180o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=140o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β≤70o。

實施例五：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例一相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為3mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為5mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為240o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為240o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=150o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β≤75o。

實施例六：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例一相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為2mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為4mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為360o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為360o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=170o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，0o≤β≤85o。

實施例七：

如圖12所示，按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例一相同，不同的是：

在實驗裝置中，將所述井筒限位孔6設置在所述底板1的中心部位代替設置在所述井筒側板的中心部位，所述底板1上的井筒限位孔6內安裝橡膠圈和井筒。

在實驗方法中，用下面的步驟代替所述步驟二，即在底板1上的井筒限位孔6內安裝井筒，并通過橡膠圈進行固定和密封，此時井筒與底板垂直。

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為1mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為1mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為30o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為30o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=90o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，45o≤β≤90o。

實施例八：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例七相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為3mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為3mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為90o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為90o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=100o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，40o≤β≤90o。

實施例九：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例七相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為5mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為5mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為120o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為120o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=120o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，30o≤β≤90o。

實施例十：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例七相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為3mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為5mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為180o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為180o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=140o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，20o≤β≤90o。

實施例十一：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例七相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為3mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為5mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為240o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為240o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=150o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，15o≤β≤90o。

實施例十二：

按照本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法的另一實施例，實驗裝置的結構、各部件之間的連接關系、實驗步驟、工作原理和有益效果等均與實施例七相同，不同的是：

所述楔形插縫的兩個楔形平面底部形成插縫ⅰ的寬度為2mm；所述傾角器上的插縫ⅱ的寬度為4mm。所述裝縫圓盤的旋轉角度為360o，即裝縫插板與側板ⅰ或側板ⅱ形成的角度為360o。所述楔形插縫的兩個楔形平面之間形成的夾角為α=170o；所述裝縫插板與井筒形成的角度為β，5o≤β≤90o。

上述實施例七至十為替補方案，當楔形插縫的兩個楔形平面之間的夾角α在90-180o的范圍內越小時，即α越接近90o時，由于實驗裝置本身的尺寸、形狀等因素限制，裝縫插板與井筒之間的傾角無法達到理論值，此時需要采用該方案，以實現理想狀態。

本領域技術人員不難理解，本發明的預置無介質的天然裂縫的物理模擬實驗裝置及其方法包括上述本發明說明書的發明內容和具體實施方式部分以及附圖所示出的各部分的任意組合，限于篇幅并為使說明書簡明而沒有將這些組合構成的各方案一一描述。凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。