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水压致裂法地应力测试系统
查看:1994  发布日期:2019-5-28 11:03:41

由于水压致裂法能在深钻孔中测量岩石应力并且具有花费较少的优点,因而得到了广泛的应用。测量原理表明,水压致裂应力测量过程中的一些特征压力点,如破裂压力Pb、重张压力Pr、关闭压力Ps等与岩石应力有关。由于对于诱发破裂的产生、闭合及重张的机制还不十分了解,因此有几种准则的公式用于岩石应力的计算。对于破裂性态的研究已作了很多理论和实验工作。虽然实验室实验有它的优点,但也有其局限性,如尺寸效应。大尺度水压致裂过程中破裂性状的研究是非常重要的。本着这一观点,原位水压致裂试验选择在具有很少自然节理的均匀岩体位置段进行。


1、仪器及设备

采用单回路水压致裂应力测量系统进行原位地应力测量。其主要仪器设备包括:

●高压泵及压力控制系统,其最大压力为50Mpa。

●Φ91mm封隔器,印模器及连接件,直径可根据现场需要改变。

●电子定时定向器。

●自动资料记录系统,用于记录及监测压力及流量的同步变化。

●相关采集软件。


相对于传统水压致裂地应力测量仪器,系统做了以下改进:

●采用单回路水压致裂加压系统。

●采用特殊结构的新型封隔器,耐压强度提高到60Mpa。

●采用实时数据采集系统,提高数据采集精度。


2、测量过程

(1)根据地质编录及地质柱状图、岩芯及井径测井资料选取钻孔测试段。

(2)将封隔器安置在预期的试验段。

(3)对试验段进行测漏试验。

(4)破裂试验。对于快速和慢速压裂试验来说,就是将水以快速或慢速泵入测试段,以使测试段增压,直到压力达到Pb时产生“破坏”。当测试段井壁水压张破裂产生时停泵并打开阀门迅速将水返出。对于套管试验来说,则是将一个单一的封隔器设置在测试段,然后使封隔器膨胀向孔壁加压。加压到超过“破坏”压力,以便在孔壁产生破裂。“破坏”压力可由邻近测试段的快速或慢速压裂试验得到。

(5)破裂重张及关闭压力。再次将水泵入测试段,使之增压到使诱发张破裂重新张开。使破裂重新张开的压力叫重张压力Pr。当压力趋于稳定时停泵。我们可以从压力随时间的变化曲线上得到关闭压力Ps。重张和关闭试验通常要重复3-5个回次,以确保得到好的资料。为了精确地确定关闭压力,有时我们还要作慢速排水试验或并下关闭试验。慢速排水试验是在停泵时立即将测试段的水慢慢地排出,同时记录返回流量与压力随时间的变化。井下关闭试验是,当停泵时,井下开关立即关闭,以观测井下压力随时间的变化情况。

(6)流量-压力试验(P-Q试验)。在破坏回次以后的回次中,当我们以稳定的流量泵人封隔段(试验段)时,试验段的压力也趋于稳定。进行压力随流量变化的实验也是为了确定关闭压力Ps。

(7)对测试数据进行地应力反演计算。



 
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