本发明涉及岩石压裂检测，尤其涉及一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法及装置。
背景技术：
1、压裂技术在资源开采领域发挥着重大作用。相较于水力压裂，无水压裂技术避免了水资源污染和储层伤害，不会导致含有松软粘性矿物质的地层吸水膨胀而堵塞运移通道。且相比氮气致裂，液氮致裂具有更为广阔的应用场景。在常压下，液氮温度可达-196℃，液氮汽化膨胀温度为21 ℃，纯氮气时具有696倍的膨胀率，在有限空间内可产生巨大气压；另一方面，液氮汽化潜热为5.56 kj/mol，汽化时可吸收周围大量热量，地层中大多含水，当岩石与液氮接触时，岩石孔隙中的水分在液氮汽化吸热过程中会迅速冻结，水冰相变会产生约9 %的体积膨胀，理论上能够产生高达数百兆帕的冻胀力。除此以外，作为一种耗材，液氮具有制备简单、原料来源广泛等优点，在岩体循环致裂中液氮可作为一种经济高效的制冷和增透介质。
2、真三轴技术由于可以真实再现原始地应力条件下岩石的力学破坏行为，被视为是一种评判压裂效率的重要室内试验，而数字图像相关（digital image correlation，dic）技术及红外技术可以进一步获取岩石的各种细微观参数。然而，由于液氮的低温效应导致的视窗变形及结霜，dic技术无法直接观测液氮处理中的试样，从而无法全过程复现其加载过程。
3、对于现有的相关技术中存在的测量精度不佳的问题，目前还没有提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、本发明提供一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法及装置，用以解决现有的相关技术中存在的测量精度不佳的缺陷，实现多模态数据实时采集与深度融合。
2、本发明提供一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，包括：
3、获取岩石试样，并对测量装置进行初始化标定；
4、对所述岩石试样进行液氮压裂操作，并实时采集压裂过程中的压裂数据；所述压裂数据包括dic图像、红外热图和声发射数据；
5、对所述压裂数据进行数据处理，构建所述岩石试样的三维裂纹网络；
6、结合所述岩石试样的三维裂纹网络，建立温度梯度与应变率的相关系数矩阵，确定低温脆化对应变局部化的贡献度。
7、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，获取岩石试样，包括：
8、获取试样岩块，并将所述试样岩块切分成预设形状；
9、在所述试样岩块的表面预制割缝；所述割缝用于注入液氮；
10、在所述试样岩块表面预埋微型电阻丝，并喷涂黑白哑光散斑以及高发射率涂层，得到所述岩石试样。
11、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，对测量装置进行初始化标定，包括：
12、将所述岩石试样置于所述测量装置内，并施加初始围压；
13、采集施加围压过程中的初始状态参考图像。
14、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，对所述岩石试样进行液氮压裂操作，并实时采集压裂过程中的压裂数据，包括：
15、按照预设程序执行液氮压裂操作，并同步采集压裂数据；
16、当声发射能量超过阈值时，执行高速采集模式。
17、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，对所述压裂数据进行数据处理，构建所述岩石试样的三维裂纹网络，包括：
18、通过预先构建的畸变预测模型对所述dic图像进行畸变校正；
19、通过u-net架构的深度学习图像修复网络对结霜区域的dic散斑进行插值重建；
20、对所述红外热图进行发射率补偿与非均匀性校正，并通过样条插值法使所述红外热图与所述dic图像的时间戳对齐；
21、将dic应变场与所述红外热图通过仿射变换统一至试件全局坐标系，并联合dic应变集中区、红外低温区和声发射定位点，生成所述岩石试样的三维裂纹网络。
22、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，结合所述岩石试样的三维裂纹网络，建立温度梯度与应变率的相关系数矩阵，确定低温脆化对应变局部化的贡献度，包括：
23、确定所述岩石试样在压裂过程中的裂纹起裂点；
24、结合所述岩石试样的dic图像确定裂纹扩展速度；
25、构建温度梯度与应变率的相关系数矩阵，并确定所述岩石试样低温脆化对应变局部化的贡献度。
26、本发明还提供一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量装置，用于实现第一个方面所述的岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，包括：
27、真三轴压力舱，用于装载岩石试样并进行液氮压裂实验；
28、液氮注入装置，用于向所述真三轴压力舱中注入液氮；
29、数据采集系统，用于实时采集压裂过程中的压裂数据；
30、数控存储系统，用于对所述压裂数据进行数据处理和储存；
31、高速信道，用于所述触控存储系统与所述数据采集系统之间的数据传输。
32、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量装置，所述液氮注入装置包括液氮罐，所述液氮罐的出口处经管道连接有增压泵机，所述增压泵机的输出端经管道连接有液氮缓冲区，所述液氮缓冲区经管道与所述真三轴压力舱相连接；所述管道上设置有电控阀门；
33、所述液氮注入装置还包括保压器，所述保压器的输出端设置有反排阀门，所述反排阀门与所述真三轴压力舱相连接。
34、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量装置，所述真三轴压力舱包括保温保压层，所述保温保压层内部设置有气浮隔振台，所述保温保压层的侧部设置有观察窗口，所述保温保压层内部设置有加载装置，所述保温保压层的侧部设置有液氮注入口以及第一同步控制器。
35、根据本发明提供的一种岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量装置，所述数控存储系统包括通过信号连接的无线控制总机和高速存储阵列；
36、所述数据采集系统包括恒温箱，所述恒温箱内设置有高速摄像机和红外热像仪，所述高速摄像机和所述红外热像仪上均设置有第二同步控制器。
37、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
38、本发明提供的岩石真三轴液氮循环压裂应变和温度测量方法，采用在岩石试样表面预埋微型电阻丝和窗口外侧安装环形加热膜等主动除霜技术及u-net架构深度学习图像修复网络算法，对结霜区域的dic散斑进行插值重建，避免液氮注入导致试件表面结霜，提高dic散斑识别率与红外测温精度，实现低温环境下的光学测量。而且，本方法采用在线实时标定（在加载过程中实时拍摄标定板图像）动态修正相机标定参数及基于窗口应力-应变关系建立的畸变预测模型实现的弹性力学补偿，反向校正dic位移场，解决高压加载下视窗变形引起的dic图像畸变的问题。本方法还采用插值同步与事件驱动触发技术对齐数据时间戳，实现多模态数据时间同步的效果。此外，本方法通过主动除霜设计的蓝宝石窗口，突破液氮压裂实验-196 ℃、50 mpa极端条件对光学测量的干涉，实现高精度、高效率的光学测量。