CN112816336B - 基于加压应力解除式原位地应力测试装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了加压应力解除式原位地应力测试装置，包括综合测试钻杆、封隔孔内管钻具、测试孔内管钻具、井下内管加压器，井下安装工具和压力及孔径测量装置，与现有的钻探技术中的绳索取心钻杆7、绳索取心钻具8、绳索取心打捞器9配合完成地应力测量，本发明还公开了加压应力解除式原位地应力测试方法，解决了传统应力解除法的地应力测量装置操作复杂、测试装置不耐高温高压、测试结束后还需要做岩石力学试验的缺点，扩宽了应力解除法装置的探测深度范围，提升了测试装置的便捷度，成为一种新的地应力测试装置和方法，具有广阔的应用前景。

Description

基于加压应力解除式原位地应力测试装置及方法
技术领域
本发明属于岩石力学试验技术领域，具体涉及基于加压应力解除式原位地应力测试装置，还涉及基于加压应力解除式原位地应力测试方法，主要适用于岩体深部的原位地应力测量和原位弹性模量测量。
背景技术
岩体深部的应力状态及岩石力学性质，是地质力学、地球物理学、以及岩体力学中的重要研究方向之一，同样也是指导深部地下工程设计与施工的重要基础参数之一，充分认识和理解地壳岩体的应力状态与力学性质，对于国家的基础建设、矿山开发、重大灾害预警、国防建设等领域意义重大。
获取岩体深部地应力状态及岩石力学性质等参数资料，最直接、最可靠、最经济的手段就是通过钻探方式直接接触到目的地层，由相关孔内测试技术对目的地层进行测试。但是，不同于岩体浅部，岩体深部具有高温、高渗透压的地质环境，在这种环境条件下开展相关测试必须要满足耐高温、耐压防水、结果准确、快速测试等要求，因此，仅依靠传统的测试方法及技术是行不通的，需要提出新的测试理论方法，发展多技术学科交叉应用，共同实现岩体深部的地应力测试及岩石力学参数测量。结合现在的研究和发展现状，主要的背景技术包括以下3点。
(1)地应力测试技术
在地应力测试技术中，最具代表性的方法是应力解除法和水压致裂法，这两种方法是国际岩石力学学会试验方法委员会肯定及推荐的“测定岩石应力的建议方法”，在我国广泛应用并发布有相应的行业标准。
应力解除法是最早被用于地应力测量的方法，由美国人劳伦斯(Lieurace)在胡佛水坝(Hoover Dam)的一个隧道中首次应用，开创了现场地应力测量的先河。该方法的理论基础是建立在经典弹性力学之上，即假设被测岩块是均质、连续、完整的，且岩块在加载和卸载时应力与应变之间具有相同的函数关系。采用应力解除法的地应力测试装置，最具代表性的是CSIR孔底变形计和USBM钻孔变形计，该类型的测试装置多采用应变式或压磁式传感器，在应力解除前后，通过测量钻孔多个方向上的孔径变化或孔壁应变来计算地应力的大小和方向。在现场实际应用中，最主要的操作特征在于是需要在测量地应力的地层，钻小孔安装测量装置，而后需要一个更大口径的钻头进行套钻，实现应力解除。由此可知，采用应力解除法的地应力测试装置，一般操作工序较复杂，特别是传感器布设时的引线问题严重阻碍了该方法在深孔中的应用，且应变式传感器对水压和温度的耐受性低，受温度和水压的影响容易失效，因此使得应力解除法往往只局限于浅孔的测试。
水压致裂法的最早是被广泛应用于油田来提高石油产量，由哈伯特(Hubbert)和威利斯(Willis)发现了水力压裂裂隙与原岩应力之间的关系，后来被费尔赫斯特(Fairhurst)和海姆森(Haimson)用于地应力测量，1970年美国首先用此法测得了地应力，随后该方法得到了迅速发展，目前该方法逐渐被认同。该方法的理论基础也同样是建立在经典弹性力学之上，存在3个基本假设，分别为：①岩石是线弹性和各向同性的；②岩石是完整的，压裂液体对岩石来说是非渗透的；③岩层中有一个主应力方向和孔轴平行。采用水压致裂法的地应力测试装置，最显著的特征在于该类型装置具有压裂回路系统，可以将液体压力通过管路向封隔器及封隔段中注压，通过测量封隔段孔壁破裂和闭合时的液体压力，直接计算地应力量值，而后通过测量破裂裂纹方向，判断主应力方向。由此可知，采用水压致裂法的地应力测试装置，不仅需要测量压裂系统的液体压裂，还需要测量孔壁上压裂缝的方位，操作上较为复杂。
对比以上两种方法可以发现，应力解除法虽然理论成熟、测量精度高，但是测量过程复杂、传感器难以适应深孔测试环境，测试完成后，还需要测量目的地层岩块的弹性模量等力学参数才可以解算地应力，因此，应力解除法地应力测试方法在技术及测量方式是需要改进的。而对于水压致裂法地应力测试技术，虽然现阶段已能够实现深孔地应力测试，但是该方法需要传递液体压力到封隔段，对于管路的承压能力由较高要求，且管路越长，液体流动的摩擦阻力损失越大，使得泵压难以完全传递到封隔段，因此，水压致裂法也是需要在测量技术和方法改进的。如何综合水压致裂法和应力解除法的各自的优势，实现更为准确、高效的地应力测试，是地应力测试技术发展的重要方向。
(2)岩心钻探背景技术
钻孔是进行深部岩体探测最直接的方式，在工程中常用的地应力测试手段也大部分在钻孔内开展。绳索取心钻探技术最初用于石油、天然气钻探。1947年美国长年公司(Longyear Co.)研究用于金刚石地质岩心钻探，到50年代形成系列，已成为世界范围内应用最广的一种岩心钻探技术。采用该技术的钻探装置，最主要特点在于：①具有薄壁空心的钻杆，②取心岩心管为双层或三层，③配备有绳索打捞器。
目前，绳索取心钻探技术最深应用于5424米的钻孔中，对于深度超过500米的深钻孔，也大多采用绳索取心钻具进行造孔，在深孔钻探中最能体现出该技术“三高、一低”的工作特点，即钻速高、金刚石钻头寿命长、时间利率高，工人劳动强度低。
综上，鉴于地应力测试技术及岩心钻探技术的发展现状及存在的问题，本发明提出一种加压应力解除式原位地应力测试装置及方法。该装置及方法的特点主要体现在：①利用水压压力作用在测试孔钻孔的孔壁上，引起孔壁变形，根据孔径变形和水压压力值，求取测试地层的原位弹性模量；②在加压过程中，连续测量测试孔钻孔的孔径和水压，根据孔径变形量与水压增量之比，判断测试孔钻孔的初始孔径，解算地层岩块的弹性模量；③加压完成后，利用钢丝绳打捞回收井下加压装置，而后使用双管岩心管完成应力解除，并利用钢丝绳打捞回收测试装置。因此，该装置及方法不仅能够快速的完成井下测试操作，装置回收后不需要在岩心上取样测量岩石弹性模量，而且能够通过钻孔横截面形态法和应力解除法两种方法来解算地应力。
发明专利内容
本发明专利的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供基于加压应力解除式原位地应力测试装置，还提供基于加压应力解除式原位地应力测试方法。解决了传统应力解除法的地应力测量装置操作复杂、测试装置不耐高温高压、测试结束后还需要做岩石力学试验的缺点，扩宽了应力解除法装置的探测深度范围，提升了测试装置的便捷度，成为一种新的地应力测试装置和方法，具有广阔的应用前景。
基于加压应力解除式原位地应力测试方法，包括以下步骤：
步骤1、在绳索取心钻具和绳索取心钻杆之间，安装综合测试钻杆，开始岩心取心钻探，直至地应力测试目的地层；
步骤2、将封隔孔内管钻具穿入绳索取心钻杆，通过钢丝绳将封隔孔内管钻具放至绳索取心钻具，卡住综合测试钻杆；
步骤3、启动与绳索取心钻杆连接的钻机，封隔孔内管钻具打磨形成钻孔；
步骤4、通过钢丝绳打捞回收封隔孔内管钻具，将测试孔内管钻具穿入绳索取心钻杆，通过钢丝绳将测试孔内管钻具放至绳索取心钻具，卡住综合测试钻杆；
步骤5、启动与绳索取心钻杆连接的钻机，测试孔内管钻具在钻孔的基础上，钻进形成测试孔；
步骤6、通过钢丝绳打捞回收测试孔内管钻具，将压力及孔径测量装置安装到井下安装装置上，并通过钢丝绳将井下安装装置放至绳索取心钻具，井下安装装置到达绳索取心钻具的钻头处后，压力及孔径测量装置与井下安装装置脱开，在重力的作用下，井下安装装置将压力及孔径测量装置挤入测试孔；
步骤7、通过钢丝绳打捞回收井下安装装置，将井下内管加压器穿入绳索取心钻杆，通过钢丝绳将井下内管加压器放至绳索取心钻具，卡住综合测试钻杆；
步骤8、钻机驱动绳索取心钻杆，绳索取心钻杆驱动井下内管加压器完成测试孔加压，获得加压的各个时刻的压力及孔径测量装置中的各个触针与测试孔的孔壁接触点的坐标，计算长轴变形量曲线、短轴变形量曲线和水压测量值-孔径测量值曲线，并根据水压测量值-孔径测量值曲线获得拐点坐标、岩石拉伸模量与岩石压缩模量，根据拐点坐标计算测试孔周围的双向远场应力；
步骤9、通过钢丝绳打捞回收井下内管加压器；
步骤10、绳索取心钻具的取心钻头套过压力及孔径测量装置，接触封隔孔底的岩石后，启动钻机，开始旋转切削岩石，完成钻进，通过打捞回收岩心施工作业操作，将岩心与压力及孔径测量装置回收，读取压力及孔径测量装置内部的测试数据。
如上所述的步骤8中测试孔加压包括以下阶段：
在第①阶段中，压力及孔径测量装置刚启动；
在第②阶段中，压力及孔径测量装置进入绳索取心钻杆，由井下安装装置将压力及孔径测量装置输送至测试孔；
在第③阶段中，通过井下内管加压器开始对测试孔加载水压压力；
在第④阶段中，通过井下内管加压器继续对测试孔加载水压压力；
在第⑤阶段中，井下内管加压器不再对测试孔加载水压压力，完全泄压；
在第⑥阶段中，套钻结束后，测试孔周围的岩石应力被完全解除了，测试孔的弹性变形完成，在岩心管的包裹下，压力及孔径测量装置和环形岩心被回收到地面；
在第⑦阶段中，压力及孔径测量装置从环形岩心中拔出，直至压力及孔径测量装置停止工作。
如上所述的步骤8中，计算长轴变形量曲线、短轴变形量曲线和水压测量值-孔径测量值曲线包括以下步骤：
步骤8.1、获得压力及孔径测量装置的触针的触头与测试孔孔壁的接触点的接触点坐标，
步骤8.2、根据最小二乘法基本原理，计算每一个接触点坐标与一般椭圆的直线最短距离，筛选出最优一般椭圆，获得最优一般椭圆方程；
步骤8.3、计算各个接触点与最优一般椭圆的直线最短距离的标准偏差，以及多个接触点的标准偏差的平均值作为平均偏差，
若存在某一个接触点对应的标准偏差大于等于两倍的平均偏差，则剔除该接触点后，返回步骤8.2；
若每一个接触点的标准偏差均小于两倍的平均偏差，则可输出拟合得到的最优一般椭圆方程；
步骤8.4、对最优一般椭圆方程进行坐标变换，通过数学变换，对坐标轴进行的平移或旋转变换，获得标准椭圆方程；
步骤8.5、获得连续测量过程中，获得长轴变形量曲线和短轴变形量曲线。
如上所述的步骤8中，计算水压测量值-孔径测量值曲线包括以下步骤：
步骤8.6、根据第③阶段和第④阶段中孔径测量值曲线和水压测量值曲线，以时间为基准，获取水压测量值-孔径测量值曲线，水压测量值-孔径测量值曲线包括水压测量值-长轴变形量曲线和水压测量值-短轴变形量曲线。
如上所述的步骤8中，计算拐点坐标、岩石拉伸模量、岩石压缩模量、和双向远场应力包括以下步骤：
步骤8.7、计算水压测量值-长轴变形量曲线的前半部分斜率k1和后半部分斜率k2，水压测量值-长轴变形量曲线的前半部分和后半部分以拐点为分界线，将k1、k2代入下中，解算出岩石拉伸模量Et与岩石压缩模量Ec，
Figure BDA0002882303180000051
式中：μ为泊松比，a为测试孔钻头的外半径，
步骤8.8、根据最优一般椭圆方程的长短轴的轴方向，即可获得远场应力方向，
步骤8.9、根据下式计算测试孔周围的最大水平主应力σ1，最小水平主应力σ2，，
Figure BDA0002882303180000052
其中，S为短半轴，L为长半轴，E为弹性模量，μ为泊松比，Ps为水压，
或者通过下式计算测试孔周围的最大水平主应力σ1，最小水平主应力σ2，最大水平主应力方向γ，
Figure BDA0002882303180000053
式中：di、Di分别为套钻前后第i组触针所在方向上的孔径测量值，dj、Dj分别为套钻前后第j组触针所在方向上的孔径测量值，dn、Dn分别为套钻前后第n组触针所在方向上的孔径测量值；E为弹性模量；β为相邻触针之间的夹角；
Figure BDA0002882303180000061
为第1根触针的地磁方位角。
基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括绳索取心钻具，还包括综合测试钻杆和封隔孔内管钻具，
综合测试钻杆包括多个依次连接的弹卡室限位管，每个弹卡室限位管配有2个弹卡耳，弹卡室限位管一端为外丝扣端，另一端为内丝扣端，弹卡室限位管的外丝扣端设置有2个弹卡耳，2个弹卡耳以弹卡室限位管的轴线对称分布，弹卡室限位管的外丝扣端与相邻的弹卡室限位管的内丝扣端通过丝扣连接，且弹卡室限位管的外丝扣端上的2个弹卡耳插入到相邻的弹卡室限位管的内丝扣端内，两个弹卡耳在内丝扣端构成卡槽，2个弹卡室限位管连接后，位于端部的其中一个弹卡室限位管的外丝扣端与绳索取心钻具的内丝扣端通过丝扣连接，且弹卡室限位管的外丝扣端上的2个弹卡耳插入到绳索取心钻具的内丝扣端内；位于端部的另一弹卡室限位管的内丝扣端与绳索取心钻杆的外丝扣端通过丝扣连接，
封隔孔内管钻具包括封隔孔钻头、封隔孔钻杆、限位连接管、传力管、弹卡部件总成和轴向调节螺母，
封隔孔钻头的内丝扣端与封隔孔钻杆的外丝扣端通过丝扣连接，封隔孔钻杆的另一端的外丝扣端与限位连接管的内丝扣相端通过丝扣连接，限位连接管的另一端的外丝扣端与传力管的内丝扣端通过丝扣连接，传力管的另一端的外丝扣端与弹卡部件总成的悬挂接头一端的内丝扣端通过丝扣连接，
悬挂接头另一端的内丝扣端与外弹卡架的外丝扣端通过丝扣相连接，外弹卡架与内弹卡架共同组成弹卡架，外弹卡架与内弹卡架之间通过销和键槽连接，内弹卡架有销孔的一端与捞矛头有销孔的一端通过销连接，外弹卡架侧壁上开设有定位穿出孔，弹卡钳包括两个弹卡钳片，两个弹卡钳片的内端均活动套设在旋转销上，两个弹卡钳片的外端从定位穿出孔中穿出，旋转销固定在外弹卡架上，两个弹卡钳片的外端分别与扭力弹簧的两端连接，扭力弹簧的螺旋部连接弹簧销，弹簧销固定在内弹卡架上，弹卡钳在扭力弹簧的弹力作用下，呈八字形向外张开。
基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括绳索取心钻具，还包括井下内管加压器，
井下内管加压器包括封隔管、加压管、导轨管、旋转部件、加压丝杆、加压滑块、弹卡部件总成，
封隔管包括密封胶垫、封隔缸体、密封塞孔，密封胶垫安装在封隔缸体设置有密封槽的一端上；封隔管密封塞孔位于封隔缸体上；封隔缸体另一端为外丝扣端且与加压管的加压管外管的内丝扣端通过丝扣连接，
加压管中包括加压管外管、液压管、加压管内管定位孔、加压推杆、加压管外管透孔、加压管密封塞孔、和加压管内管，加压管外管的管壁开设有加压管内管定位孔和加压管外管透孔，其中，加压管内管定位孔在加压管外管的外壁呈周向均匀分布，加压管外管的管壁开设有加压管外管透孔，加压管内管位于加压管外管内且同轴，加压管内管的管壁上开设有加压管密封塞孔，加压管外管透孔与加压管密封塞孔位于同一径向方向，使用螺丝穿过加压管内管定位孔与加压管内管的外壁上螺丝孔固定，加压管内管的外壁上的螺丝孔为非通孔，使加压管外管透孔与加压管密封塞孔的位置在同一径向方向上，穿过加压管外管透孔在加压管密封塞孔上安装限压阀；加压推杆一端设置有活塞且位于加压管内管内，封隔缸体的外丝扣端通过液压管与加压管内管连通，加压推杆推动活塞使加压管内管内部压力增加，并通过液压管将加压管内管内的压力传递至封隔缸体；加压推杆另一端设置有推杆导向孔，加压丝杆伸入到推杆导向孔内，限压阀的入口与液压管连通，限压阀的出口与加压管外管透孔连接，
导轨管包括导轨管体，导轨管体内壁设置有两个导轨，两个导轨以导轨管体的中心轴线对称分布，两个导轨的长度方向平行于导轨管体的中心轴线，加压滑块的两侧对称分布着滑槽，导轨嵌入滑槽内，使得加压滑块可沿着导轨管轴向滑动，加压滑块中心位置处设置有滑块孔，滑块孔孔壁上有丝扣，加压丝杆与滑块孔通过丝扣连接，
旋转部件中包括推力轴承下端盖、推力轴承、和推力轴承上端盖，其中，推力轴承下端盖的中心位置处有一个透孔，加压丝杆从推力轴承下端盖的中心通孔处穿过，依次穿过推力轴承下端盖和推力轴承，最后通过丝扣连接固定到推力轴承上端盖，推力轴承上端盖与弹卡部件总成的悬挂接头的一端的内丝扣端通过丝扣连接。
基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括压力及孔径测量装置，压力及孔径测量装置包括孔径感知部件、光学玻璃部件、密封外壳、矛头、密封塞、和电子元件固定架，
孔径感知部件的外丝扣端与光学玻璃部件的内丝扣端通过丝扣连接；光学玻璃部件的另一端既有外丝扣又有内丝扣，其中，光学玻璃部件的外丝扣端与密封外壳的内丝扣端通过丝扣连接，内丝扣端与电子元件固定架的外丝扣端通过丝扣连接，电子元件固定架穿过密封外壳位于密封外壳内部；密封外壳的另一端有两段不同内径的内丝扣，从最外端至内依次为较粗直径的内丝扣端和较细直径的内丝扣端，其中，较粗直径的内丝扣端与矛头的外丝扣端通过丝扣连接，较细直径的内丝扣端与密封塞的外丝扣端通过丝扣连接，密封塞与矛头的外丝扣端连接。
如上所述的孔径感知部件中包括球形防护头、压力平衡块、触针座、触针、和触针卡环，球形防护头的内丝扣端与触针座的外丝扣端通过丝扣连接，压缩弹簧两端分别与球形防护头内壁和压力平衡块相连,球形防护头上开设有压力调节透孔，压力平衡块作为活塞设置在触针座外丝扣端内的活塞筒部，
触针座周向分布了6根触针，触针卡圈安装在触针座内部，触针卡圈上槽孔的位置与触针座上通孔的位置对应，触针套上弹簧后安装在触针座的通孔里，触针上的周向的环形凹槽卡设触针卡圈上的槽孔中，触针可沿触针座的径向移动，且触针由于被触针卡圈和环形凹槽限位，不会脱离触针卡圈，在弹簧的作用下触针保持着向外顶出的状态；当作用在触针上的径向外力大于弹簧的弹力，触针向内移动，缩回触针座，
光学玻璃部件中包括光学玻璃和筒状的玻璃基座，玻璃基座上涂装防水密封胶水与玻璃基座中部的光学玻璃粘结在一起，
密封外壳中包括数据采集仓、压力采集仓、真空仓、和控制仓，数据采集仓的内丝扣端与玻璃基座的外丝扣端通过丝扣连接，数据采集仓的另一端为外丝扣端且与压力采集仓的内丝扣端通过丝扣连接，压力采集仓的另一端内丝扣端与真空仓的外丝扣端通过丝扣连接，真空仓的另一端内丝扣端与控制仓的外丝扣端通过丝扣连接，控制仓的另一端自内至外依次设置有密封塞安装孔和矛头安装孔，其中，矛头安装孔的内丝扣与矛头的外丝扣端通过丝扣连接，密封塞安装孔的内丝扣与密封塞的外丝扣端通过丝扣连接，
压力采集仓的侧壁上开设有压力传感器安装孔，带孔防护盖通过丝扣盖设在压力传感器安装孔上，压力传感器安装孔安装水压压力传感器，
真空仓的侧壁上开设有真空单相阀安装孔，密封防护盖通过丝扣盖设在真空单相阀安装孔上，真空仓内部抽真空后密封防护盖通过丝扣连接和注胶的方式密封真空仓，真空单相阀安装孔安装标准件真空单相阀，
电子元件固定架的外丝扣端与玻璃基座的内丝扣端通过丝扣连接，电子元件固定架内安装有孔径测量模块、水压测量模块、测量定向模块、同步采集模块、数据实时储存模块和供电稳压模块。
基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括绳索取心钻具，还包括设置在绳索取心钻具中的井下安装装置，井下安装装置包括夹持器、输送管、钢丝绳定位卡扣，夹持器包括卡钳、卡钳架、钢丝绳固定销、钢丝绳，
输送管的外丝扣端与限位连接管的内丝扣端通过丝扣连接，限位连接管的另一端的外丝扣端与传力管的内丝扣端通过丝扣连接，传力管的另一端外丝扣端与弹卡部件总成的悬挂接头的内丝扣端通过丝扣连接，卡钳架位于传力管中，悬挂接头的另一端内丝扣端与钢丝绳定位卡扣的外丝扣端通过丝扣连接，钢丝绳穿过钢丝绳定位卡扣中间的透孔，与钢丝绳固定销相连接，钢丝绳固定销穿过卡钳架上的销孔固定，钢丝绳定位卡扣中间的透孔比卡钳架的直径细，当钢丝绳拉紧时，卡钳架与钢丝绳定位卡扣紧密接触，卡钳架的另一端通过旋转销固定卡钳，卡钳包括2个卡钳叶片，2个卡钳叶片的中部均与旋转销铰接，可围绕着旋转销在设定范围内旋转，旋转销与卡钳架连接，2个卡钳叶片的首端从卡钳架侧壁上的定位穿出孔中穿出，2个卡钳叶片的尾端之间通过弹簧连接并撑开，在弹簧的伸张弹力的作用下，2个卡钳叶片的首端保持张开状态。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1)本发明在设计上参考地质行业常用工具的设计标准，减少重复设计，方便与现场工具(绳索取心钻杆、钻具)相互配合工作；
2)本发明机械结构紧凑，操作方便，容易实现，获得的测试数据更加丰富，测试结果可用2种方法解算地应力，使得地应力的测试结果更加可靠，减少验证性重复测试；
3)本发明提出了基于加压应力解除式原位地应力测试方法，实现了钻孔横截面形态法地应力测试的功能，在不同深度下均可适用；
4)本发明不仅实现了基于加压应力解除式原位地应力测试的功能，还解决了应力解除法的测试过程复杂、测量深度浅、测试工期长的问题，使得测试效率得到了显著提高；
5)本发明不仅可以获得目的地层的原位地应力，还可以测量目的地层的弹性模量；
6)本发明的构思严密、设计巧妙、尺寸合理，机械结构体系和总体布局简单，地应力解算方法明确，易于实施。
附图说明
图1为综合测试钻杆的结构示意图；
图2为封隔孔内管钻具的结构示意图，其中，(a)为封隔孔内管钻具与绳索取心钻具的连接示意图；(b)为封隔孔内管钻具的连接示意图；(c)为图2(b)中的A-A的剖面结构图；
图3为测试孔内管钻具的的结构示意图，其中，(a)为测试孔内管钻具与绳索取心钻具的连接示意图；(b)为测试孔内管钻具的连接示意图；(c)为图3(b)中B-B的剖面结构图；
图4为井下内管加压器的结构示意图，其中，(a)为井下内管加压器与绳索取心钻具的连接示意图；(b)为井下内管加压器的连接示意图；(c)为图4(b)中B-B的剖面结构图；(d)为图4(b)中A-A的剖面结构图；
图5为压力及孔径测量装置的结构示意图，其中，(a)为整体结构示意图；(b)为图5(a)中C-C的剖面结构图；
图6为井下安装装置的结构示意图，其中，(a)为井下安装装置的输送状态结构示意图；(b)为井下安装装置的安装状态的结构示意图，(c)为图6(a)中D部的结构示意图；(d)为图6(b)中的E部的结构示意图；(e)为夹持器的结构示意图；
图7为基于加压应力解除式原位地应力测试方法的测试流程图；
图8为测量数据曲线示意图；
图9为测试孔的力学模型示意图；
图10为椭圆形态拟合计算流程图；
图11为水压测量值-孔径测量值曲线示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
1、基于加压应力解除式原位地应力测试装置
本发明装置需要与现有的钻探技术中的绳索取心钻杆7、绳索取心钻具8、绳索取心打捞器9配合完成，绳索取心钻杆7、绳索取心钻具8、绳索取心打捞器9为钻探施工工具，该类工具具有相应规格及生产标准，不在本专利范围内。
基于加压应力解除式原位地应力测试装置包括综合测试钻杆1、封隔孔内管钻具2、测试孔内管钻具3、井下内管加压器4，井下安装工具5和压力及孔径测量装置6，下面结合附图和实施示例对本发明进一步说明：
综合测试钻杆1结构说明
如图1所示，综合测试钻杆1包括弹卡室限位管14、绳索取心钻具连接管15、绳索取心钻杆连接管16，其中弹卡室限位管14上有弹卡耳141，弹卡耳141与内丝扣端构成卡槽142。
综合测试钻杆1的安装位置在绳索取芯钻杆7和绳索取芯钻具8之间，综合测试钻杆1的外丝扣端与绳索取芯钻具8的内丝扣端通过丝扣连接，综合测试钻杆1的内丝扣端与绳索取芯钻杆7的外丝扣端通过丝扣连接。
综合测试钻杆1包括多个依次连接的弹卡室限位管14，每个弹卡室限位管14配有2个弹卡耳141。弹卡室限位管14一端为外丝扣端，另一端为内丝扣端，弹卡室限位管14的外丝扣端设置有2个弹卡耳141，2个弹卡耳141以弹卡室限位管14的轴线对称分布，弹卡室限位管14的外丝扣端与相邻的弹卡室限位管14的内丝扣端通过丝扣连接，且弹卡室限位管14的外丝扣端上的2个弹卡耳141插入到相邻的弹卡室限位管14的内丝扣端内，两个弹卡耳141在内丝扣端构成卡槽142。2个弹卡室限位管14连接后，位于端部的其中一个弹卡室限位管14的外丝扣端与绳索取心钻具8的内丝扣端通过丝扣连接，且弹卡室限位管14的外丝扣端上的2个弹卡耳141插入到绳索取心钻具8的内丝扣端内；位于端部的另一弹卡室限位管14的内丝扣端与绳索取心钻杆7的外丝扣端通过丝扣连接。
封隔孔内管钻具2结构说明
如图2所示，封隔孔内管钻具2包括：封隔孔钻头21、封隔孔钻杆22、限位连接管23、传力管24、弹卡部件总成25、和轴向调节螺母26，其中，弹卡部件总成25中包括捞矛头251、内弹卡架252、外弹卡架253、弹卡钳254、悬挂接头255、旋转销256、弹簧销257、弹簧258、定位穿出孔259、以及轴向调节螺母26。
封隔孔钻头21的一端为孕镶金刚石复合材料，另一端为内丝扣端，封隔孔钻头21的内丝扣端与封隔孔钻杆22的外丝扣端通过丝扣连接，封隔孔钻杆22的另一端的外丝扣端与限位连接管23的内丝扣相端通过丝扣连接，限位连接管23的另一端的外丝扣端与传力管24的内丝扣端通过丝扣连接，传力管24的另一端的外丝扣端与弹卡部件总成25的悬挂接头255的一端的内丝扣端通过丝扣连接。其中，限位连接管23外丝扣端的丝扣长度较长，与它丝扣连接的传力管24的内丝丝扣长度也较长，两者连接后，限位连接管23外丝扣端上丝扣连接有轴向调节螺母26，限位连接管23中部与外丝扣端衔接的部分的外径大于轴向调节螺母26的内径，轴向调节螺母26的外径大于传力管24的内丝扣端的内径，通过调节轴向调节螺母26在限位连接管23外丝扣端上的位置，进而调节调节限位连接管23外丝扣端进入传力管24的内丝扣端的长度，从而实现封隔孔内管钻具2在绳索取芯钻具8内的长度调节，以适应匹配不同长度规格的绳索取芯钻具8。
在弹卡部件总成25中，悬挂接头255的另一端的内丝扣端与外弹卡架253的外丝扣端通过丝扣相连接，外弹卡架253与内弹卡架252共同组成弹卡架，外弹卡架253与内弹卡架252之间通过销和键槽连接，内弹卡架252有销孔的一端与捞矛头251有销孔的一端通过销连接。外弹卡架253侧壁上开设有定位穿出孔259，弹卡钳254包括两个弹卡钳片，两个弹卡钳片的内端均活动套设在旋转销256上，两个弹卡钳片的外端从定位穿出孔259中穿出，旋转销256固定在外弹卡架253上。两个弹卡钳片的外端分别与扭力弹簧258的两端连接，扭力弹簧258的螺旋部连接弹簧销257，弹簧销257固定在内弹卡架252上。弹卡钳254在弹簧258的弹力作用下，呈八字形向外张开。当绳索取心打捞器9卡住捞矛头251时，拉动捞矛头251轴向运动，捞矛头251带动内弹卡架252，内弹卡架252拉动弹簧销257，弹簧销257拉动扭力弹簧258，扭力弹簧258拉动弹卡钳254，使得弹卡钳254的两个弹卡钳片合拢收回，弹卡钳254的两个弹卡钳片脱离卡槽142，实现封隔孔内管钻具2脱离综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8，完成封隔孔内管钻具2回收。
此外，在弹卡部件总成25中，外弹卡架253外丝扣端的丝扣长度较长，与它丝扣连接的悬挂接头255的内丝丝扣长度也较长，两者连接后，外弹卡架253外丝扣端通过丝扣连接有轴向调节螺母26，外弹卡架253与外丝扣端衔接的部分的外径大于轴向调节螺母26的内径，轴向调节螺母26的外径大于悬挂接头255的内丝扣端的内径，通过在丝扣上的轴向调节螺母26调节外丝扣进入内丝扣的长度，从而实现弹卡部件总成25总体长度的调节，以适应匹配不同规格的绳索取芯钻具8。
封隔孔内管钻具2位于综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8内，封隔孔内管钻具2的安装位置位于综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8处，由综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8中的机械结构共同限制封隔孔内管钻具2的相对位置，弹卡钳254的两个弹卡钳片从定位穿出孔259中穿出，呈八字形向外张开，卡入综合测试钻杆1的卡槽142内，卡槽142限制弹卡钳254周向和轴向相对运动，当综合测试钻杆1旋转时，卡槽142带动弹卡钳254旋转，弹卡钳254带动封隔孔内管钻具2旋转，封隔孔内管钻具2上的测试孔钻头31开始磨削岩石，进行封隔孔的钻孔。
在封隔孔钻进时，为使得钻井液(常见钻井液一般由水和化学添加剂组成)正常循环，及时冷却封隔孔钻头21，在悬挂接头255的周围布设透孔，钻进时钻井液从悬挂接头255的透孔流入传力管24，又由传力管24依次流入限位连接管23、封隔孔钻杆22、封隔孔钻头21，最后钻井液由封隔孔钻头21喷出，冷却封隔孔钻头21。
测试孔内管钻具3结构说明
如图3所示，测试孔内管钻具3包括：测试孔钻头31、测试孔钻杆32、限位连接管23、传力管24、弹卡部件总成25、轴向调节螺母26。其中，限位连接管23、传力管24、弹卡部件总成25与封隔孔内管钻具2中的限位连接管23、传力管24、弹卡部件总成25的机械结构一致，可互相替换。此外，测试孔内管钻具3中的弹卡部件总成25的功能、运动方式、长度调节方式，与封隔孔内管钻具2中的弹卡部件总成25的一致。
测试孔钻头31的一端为孕镶金刚石复合材料，另一端为内丝扣端，测试孔钻头31的内丝扣端与测试孔钻杆32的外丝扣端通过丝扣连接，测试孔钻杆32的另一端的外丝扣端与限位连接管23的内丝扣相端通过丝扣连接，限位连接管23的另一端的外丝扣端与传力管24的内丝扣端通过丝扣连接，传力管24的另一端的外丝扣端与弹卡部件总成25的悬挂接头255的一端的内丝扣端通过丝扣连接。其中，限位连接管23外丝扣端的丝扣长度较长，与它丝扣连接的传力管24的内丝丝扣长度也较长，两者连接后，限位连接管23外丝扣端通过丝扣连接有轴向调节螺母26，通过在丝扣上的轴向调节螺母26调节外丝扣进入内丝扣的长度，从而实现测试孔内管钻具3在绳索取芯钻具8内的长度调节，以适应匹配不同长度规格的绳索取芯钻具8。
弹卡部件总成25的其他结构与封隔孔内管钻具2中描述的弹卡部件总成25相同。
测试孔内管钻具3位于综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8内，测试孔内管钻具3的安装位置位于综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8处，由综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8中的机械结构共同限制测试孔内管钻具3的相对位置，弹卡钳254的两个弹卡钳片从定位穿出孔259中穿出，呈八字形向外张开，卡入综合测试钻杆1的卡槽142内，卡槽142限制弹卡钳254周向和轴向相对运动，当综合测试钻杆1旋转时，卡槽142带动弹卡钳254旋转，弹卡钳254带动测试孔内管钻具3旋转，测试孔内管钻具3上的测试孔钻头31开始磨削岩石，进行测试孔的钻孔。
在测试孔钻进时，为使得钻井液正常循环，及时冷却测试孔钻头31，在悬挂接头255的周围布设透孔，钻进时钻井液从悬挂接头255的透孔流入传力管24，又由传力管24依次流入限位连接管23、测试孔钻杆32、测试孔钻头31，最后钻井液由测试孔钻头31喷出，冷却测试孔钻头31。
井下内管加压器4结构说明
如图4所示，井下内管加压器4的总体结构主要包括：封隔管41、加压管42、导轨管43、旋转部件44、加压丝杆45、加压滑块46、弹卡部件总成25。其中，弹卡部件总成25与封隔孔内管钻具2中的弹卡部件总成25的机械结构一致，可互相替换。此外，井下内管加压器4中的弹卡部件总成25的功能、运动方式、长度调节方式，与封隔孔内管钻具2中的弹卡部件总成25的一致。
在总体结构上，封隔管41的一端为封隔管41的密封胶垫411，另一端为外丝扣端，封隔管41的外丝扣端与加压管42的内丝扣端通过丝扣连接，加压管42的另一端内丝扣端与导轨管43的外丝扣端通过丝扣连接，导轨管43的内丝扣端与旋转部件44的外丝扣端通过丝扣连接，旋转部件44的另一端外丝扣端与弹卡部件总成25的悬挂接头255的内丝扣端通过丝扣连接，加压丝杆45直径较粗的丝扣端，从旋转部件44的中心通孔穿过，依次穿过推力轴承下端盖441和推力轴承442，最后通过丝扣连接固定到推力轴承上端盖443，加压丝杆45直径较细的丝扣端，从加压滑块46的滑块孔462穿过，滑块孔462上有丝扣，与加压丝杆45通过丝扣连接在一起，加压滑块46其中一侧顶住加压管42中的加压推杆424。
其中，旋转部件44的推力轴承下端盖441与导轨管43相连接的外丝扣上安装有轴向调节螺母26，通过调节导轨管43的外丝扣进入旋转部件44的推力轴承下端盖441的内丝扣的长度,从而实现井下内管加压器4在绳索取芯钻具8内的长度调节，以适应匹配不同长度规格的绳索取芯钻具8。
此外，在总体结构中的封隔管41、加压管42、导轨管43、旋转部件44，包含着一些细分结构，具体为：
封隔管41中包括密封胶垫411、封隔缸体412、密封塞孔413。密封胶垫411安装在封隔缸体412设置有密封槽的一端上，密封胶垫411与岩石压密后，密封维持封隔管41内的水压；封隔管密封塞孔413位于封隔缸体412上，用于安装标准件液压密封塞；封隔缸体412另一端为外丝扣端且与加压管42的加压管外管421的内丝扣端通过丝扣连接。
加压管42中包括加压管外管421、液压管422、加压管内管定位孔423、加压推杆424、加压管外管透孔425、加压管密封塞孔426、和加压管内管427。加压管外管421的管壁开设有加压管内管定位孔423和加压管外管透孔425，其中，加压管内管定位孔423在加压管外管421的外壁呈周向均匀分布，加压管外管421的管壁开设有加压管外管透孔425，加压管内管427位于加压管外管421内且同轴，加压管内管427的管壁上开设有加压管密封塞孔426，加压管外管透孔425与加压管密封塞孔426位于同一径向方向，使用标准件螺丝穿过加压管内管定位孔423与加压管内管427的外壁上螺丝孔固定，加压管内管427的外壁上的螺丝孔为非通孔，使加压管外管透孔425与加压管密封塞孔426的位置在同一径向方向上，穿过加压管外管透孔425在加压管密封塞孔426上安装限压阀；加压管内管427为一个液压缸改造而成，加压推杆424一端设置有活塞且位于加压管内管427内，封隔缸体412的外丝扣端通过液压管422与加压管内管427连通，加压推杆424推动活塞使加压管内管427内部压力增加，并通过液压管422将加压管内管427内的压力传递至封隔缸体412；加压推杆424另一端设置有推杆导向孔，加压丝杆45伸入到推杆导向孔内。限压阀的入口与液压管422连通，限压阀的出口与加压管外管透孔425连接。
导轨管43的横截面图，如图4的B-B截面图所示，导轨管43包括导轨管体431，导轨管体431内壁设置有两个导轨432，两个导轨432以导轨管体431的中心轴线对称分布，两个导轨的长度方向平行于导轨管体431的中心轴线，加压滑块46的两侧对称分布着滑槽461，导轨432嵌入滑槽461内，使得加压滑块46可沿着导轨管43轴向滑动，加压滑块46中心位置处设置有滑块孔462，滑块孔462孔壁上有丝扣，加压丝杆45与滑块孔462通过丝扣连接。
旋转部件44中包括推力轴承下端盖441、推力轴承442、和推力轴承上端盖443。其中，推力轴承下端盖441的中心位置处有一个透孔，加压丝杆45从推力轴承下端盖441的中心通孔处穿过，依次穿过推力轴承下端盖441和推力轴承442，最后通过丝扣连接固定到推力轴承上端盖443，推力轴承上端盖443与弹卡部件总成25的悬挂接头255一端的内丝扣端通过丝扣连接。
弹卡部件总成25的其他结构与封隔孔内管钻具2中描述的弹卡部件总成25相同。
井下内管加压器4位于综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8内，绳索取芯钻具8与绳索取心钻杆7连接，井下内管加压器4的安装位置位于综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8处，由综合测试钻杆1和绳索取芯钻具8中的机械结构共同限制井下内管加压器4的相对位置。弹卡钳254从定位穿出孔259中穿出，呈八字形向外张开，卡入综合测试钻杆1的卡槽142内，卡槽142限制弹卡钳254周向和轴向相对运动。
当井下内管加压器4的进入封隔孔，封隔管41一端的密封胶垫411接触孔底的岩石，在重力的作用下，绳索取心钻杆7的重力传递到综合测试钻杆1，综合测试钻杆1传递给弹卡钳254，弹卡钳254传递给弹卡部件总成25，弹卡部件总成25传递给井下内管加压器4，井下内管加压器4传递给孔底的岩石，使得孔底的岩石与封隔管41压紧密封胶垫411，起到液体压力密封的作用。当绳索取心钻杆7的重量完全作用在孔底岩石时，认为完成了封隔孔的密封，通过旋转绳索取心钻杆7，带动综合测试钻杆1旋转时，卡槽142带动弹卡钳254旋转，弹卡钳254带动弹卡部件总成25旋转。此时，由于旋转部件44中的推力轴承442，弹卡部件总成25旋转时推力轴承442开始转动，使得封隔管41、加压管42、导轨管43不随着弹卡部件总成25旋转，而与弹卡部件总成25相固定连接的加压丝杆45则随着弹卡部件总成25旋转，当加压丝杆45旋转时，而与加压丝杆45丝扣连接的加压滑块46不旋转，则加压丝杆45将会沿着加压丝杆45的轴向方向移动，加压丝杆45在轴向方向移动会挤压加压推杆424，加压推杆424推动活塞，实现缸内加压，液压压力经液压管422传递至封隔缸体412，封隔缸体412与测试孔连通，实现测试孔加压。
压力及孔径测量装置5结构说明
如图5所示，压力及孔径测量装置5主要包括：孔径感知部件51、光学玻璃部件52、密封外壳53、矛头54、密封塞55、电子元件固定架56。其中，密封塞55选用密封技术成熟可靠的液压密封标准件，不在本专利范围内。
在总体结构上，压力及孔径测量装置5为一细长型圆柱体，孔径感知部件51安装在压力及孔径测量装置5的最前端，孔径感知部件51的一端为孔径感知部件51的球形防护头511，另一端为外丝扣端，孔径感知部件51的外丝扣端与光学玻璃部件52的内丝扣端通过丝扣连接；光学玻璃部件52的另一端既有外丝扣又有内丝扣，其中，光学玻璃部件52的外丝扣端与密封外壳53的内丝扣端通过丝扣连接，内丝扣端与电子元件固定架56的外丝扣端通过丝扣连接，电子元件固定架56穿过密封外壳53位于密封外壳53内部；密封外壳53的另一端(控制仓534的外端)有两段不同内径的内丝扣，从最外端至内依次为较粗直径的内丝扣端和较细直径的内丝扣端，其中，较粗直径的内丝扣端与矛头54的外丝扣端通过丝扣连接，较细直径的内丝扣端与密封塞55的外丝扣端通过丝扣连接，密封塞55与矛头54的外丝扣端连接。
此外，在总体结构中的孔径感知部件51、光学玻璃部件52、密封外壳53，包含着一些细分结构，具体为：
孔径感知部件51中包括球形防护头511、压力平衡块512、触针座513、触针514、和触针卡圈515。起到缓冲减震作用的球形防护头511由尼龙材料制作而成，球形防护头511的内丝扣端与触针座513的外丝扣端通过丝扣连接，一个压缩弹簧安装在球形防护头511里，压缩弹簧两端分别与球形防护头511内壁和压力平衡块512相连,球形防护头511上开设有压力调节透孔。当触针514在钻孔壁的作用下压入触针座513中时，压力平衡块512朝向触针514一侧的压力增加，压力平衡块512作为活塞设置在触针座513外丝扣端内的活塞筒部，压力平衡块512向球形防护头511一侧移动，在弹簧和压力调节透孔的共同作用下，维持压力平衡块512朝向球形防护头511一侧和压力平衡块512朝向触针514一侧的压力达到平衡且与外部压力一致，减少触针座513内外的液体交换。
触针座513及触针514是孔径感知部件51中的关键零件，作为一种结构示意图方案，触针座513周向分布了6根触针514，如图5的C-C横截面图所示，触针卡圈515安装在触针座513内部，触针卡圈515上槽孔的位置与触针座513上通孔的位置对应，触针514套上弹簧后安装在触针座513的通孔里，触针514上的周向的环形凹槽卡设触针卡圈515上的槽孔中，触针514可沿触针座513的径向移动，且触针514由于被触针卡圈515和环形凹槽限位，不会脱离触针卡圈515，在弹簧的作用下触针514保持着向外顶出的状态；当作用在触针514上的径向外力大于弹簧的弹力，触针514向内移动，缩回触针座513，当全部的触针514缩回触针座513时，零件之间的位置关系如图5的C-C横截面图所示。
光学玻璃部件52中包括光学玻璃521和筒状的玻璃基座522，玻璃基座522上涂装防水密封胶水与玻璃基座522中部的光学玻璃521粘结在一起，玻璃基座522的材料要求与玻璃的热膨胀系数相近。
密封外壳53中包括数据采集仓531、压力采集仓532、真空仓533、和控制仓534。数据采集仓531的内丝扣端与玻璃基座522的外丝扣端通过丝扣连接，数据采集仓531的另一端为外丝扣端且与压力采集仓532的内丝扣端通过丝扣连接，压力采集仓532的另一端内丝扣端与真空仓533的外丝扣端通过丝扣连接，真空仓533的另一端内丝扣端与控制仓534的外丝扣端通过丝扣连接，控制仓534的另一端自内至外依次设置有密封塞安装孔5341和矛头安装孔5342，其中，矛头安装孔5342的内丝扣与矛头54的外丝扣端通过丝扣连接，密封塞安装孔5341的内丝扣与密封塞55的外丝扣端通过丝扣连接。
压力采集仓532的侧壁上开设有压力传感器安装孔5322，带孔防护盖5321通过丝扣盖设在压力传感器安装孔5322上，压力传感器安装孔5322用于安装水压压力传感器。
真空仓533的侧壁上开设有真空单相阀安装孔5332，密封防护盖5331通过丝扣盖设在真空单相阀安装孔5332上，真空仓533内部抽真空后密封防护盖5331通过丝扣连接和注胶的方式密封真空仓533，真空单相阀安装孔5332用于安装标准件真空单相阀。
电子元件固定架56的外丝扣端与玻璃基座522的内丝扣端通过丝扣连接，电子元件固定架56上设计了不同尺寸电子元件的安装位，电子元件固定架56内安装有孔径测量模块、水压测量模块、测量定向模块、同步采集模块、数据实时储存模块和供电稳压模块。孔径测量模块拍摄孔径感知部件51的各个触针514的位置，从而获得触针径向位移，水压测量模块与水压压力传感器连接，同步采集模块分别采集测量定向模块的方位数据、和水压测量模块的水压数据，数据实时储存模块分别对触针径向位移、方位数据和水压数据进行存储，供电稳压模块分别为水压测量模块、测量定向模块、同步采集模块、水压测量模块、数据实时储存模块供电。
在进行地应力测试时，在孔底岩石上钻进形成一个测试孔，由于测试孔的孔径与压力及孔径测量装置5的外径相近，当压力及孔径测量装置5进入测试孔时，测试孔孔壁的岩石挤压触针514使得触针514产生径向位移，将触针514挤入触针座513内，触针514在弹簧的作用下保持测试孔的孔壁直接接触，实时感知孔壁径向位移情况，并将孔壁位移传递到触针座513内部一个小区域内，经光学显微摄像机(孔径测量模块)测量并记录触针514的径向位移情况，由触针514的径向位移情况计算孔壁径向位移情况，位移数据实时储存到内存卡中(数据实时储存模块)。
压力及孔径测量装置5进入测试孔后，测量定向模块记录此时的装置安装方位，井下内管加压器4开始对测试孔钻孔加载水压压力，由于压力采集仓532外壳上的带孔防护盖5321是可以连通内外水压压力的，则加载的水压压力可通过水压压力传感器采集并记录，水压压力数据信息实时储存到内存卡中(数据实时储存模块)。
当对测试孔加压完毕后，井下内管加压器4脱离封隔孔，测试孔内的水压压力恢复为钻孔的水头压力，即可开始正常的取心钻进，取心钻进过程中，绳索取心钻具8前端的取心钻头在孔底切削岩石，使得测试孔周围的岩石脱离钻孔周围的岩石，套钻形成的环形岩心中的应力得到释放，触针514直接接触测试孔孔壁，孔径测量模块将环形岩心应力释放过程中孔壁位移情况实时记录。取心钻头为市面上常见的标准件，是绳索取心钻具8前端的部件，由绳索取心钻具8带动取心钻头旋转，切削孔底的岩石。“套钻”是钻探行业及应力解除法地应力测试领域常用的操作方法，是一种操作动作，“套钻”的具体描述为“当压力及孔径测量装置5安装入测试孔，绳索取心钻具8向下移动，绳索取心钻具8的前端套过压力及孔径测量装置5，接触孔底的岩石后，开始旋转切削岩石，完成钻进”。
井下安装装置6结构说明
如图6所示，井下安装装置6在设计上充分利用了封隔孔内管钻具2中的零件，包括：封隔孔内管钻具2中的限位连接管23、传力管24、轴向调节螺母26，以及弹卡部件总成25中的悬挂接头255，这些零件之外，还需要设计夹持器61、输送管62、钢丝绳定位卡扣63。其中，夹持器61的结构上主要包括：卡钳611、卡钳架612、钢丝绳固定销613、钢丝绳614。
在总体结构上，输送管62的外丝扣端与限位连接管23的内丝扣端通过丝扣连接，限位连接管23的另一端的外丝扣端与传力管24的内丝扣端通过丝扣连接，限位连接管23的外丝扣端通过丝扣连接有轴向调节螺母26，调节外丝扣进入内丝扣的长度，传力管24的另一端外丝扣端与弹卡部件总成25的悬挂接头255的内丝扣端通过丝扣连接，卡钳架612位于传力管24中，悬挂接头255的另一端内丝扣端与钢丝绳定位卡扣63的外丝扣端通过丝扣连接。钢丝绳614穿过钢丝绳定位卡扣63中间的透孔，与钢丝绳固定销613相连接，钢丝绳固定销613穿过卡钳架612上的销孔固定，由于钢丝绳定位卡扣63中间的透孔比卡钳架612的直径细，因此卡钳架612不能穿过钢丝绳定位卡扣63，当钢丝绳614拉紧时，卡钳架612与钢丝绳定位卡扣63紧密接触。卡钳架612的另一端通过旋转销固定卡钳611，卡钳611包括2个卡钳叶片6111，2个卡钳叶片6111的中部均与旋转销6112铰接，可围绕着旋转销6112在一定范围内旋转，旋转销6112与卡钳架612连接，2个卡钳叶片6111的首端从卡钳架612侧壁上的定位穿出孔中穿出，2个卡钳叶片6111的尾端之间通过弹簧6113连接并撑开，在弹簧6113的伸张弹力的作用下，2个卡钳叶片6111的首端也保持张开状态。
井下安装装置6的主要功能是运输压力及孔径测量装置5穿过绳索取心钻杆7，并进入测试孔，为实现这一功能，设计了夹持器61和不同内径的限位连接管23和传力管24。当夹持器61和压力及孔径测量装置5在传力管24中时，由于传力管24中的内径较细，传力管24的内壁限制夹持器61上的2个卡钳叶片6111张开，使得卡钳叶片6111卡住了矛头54，如图6中的压力及孔径测量装置5输送状态所示；而当夹持器61进入在限位连接管23中时，限位连接管23的内径较粗，使得夹持器61上的2个卡钳叶片6111在弹簧弹力作用下张开，卡钳叶片6111与矛头54脱开，如图6中的压力及孔径测量装置5安装状态所示。
主要操作方式是：①先将夹持器61卡住矛头54，将压力及孔径测量装置5和夹持器61一起放到传力管24内，而后通过钢丝绳将井下安装装置6吊起，在重力的作用下，卡钳架612与钢丝绳定位卡扣63紧密接触，夹持器61和压力及孔径测量装置5保持在传力管24内；②将井下安装装置6穿入绳索取心钻杆7，并在钢丝绳614的连接下，吊至绳索取心钻具8；③当井下安装装置6到达绳索取心钻具8，井下安装装置6的限位连接管23和传力管24等停止运动，而夹持器61在重力的作用下，继续向下运动，直至卡钳叶片6111张开，并在重力的作用下将压力及孔径测量装置5挤入测试孔；④压力及孔径测量装置5进入测试孔后，通过上提钢丝绳614，回收井下安装装置6。
2、基于加压应力解除式原位地应力测试方法
首先，在钻探施工前，安装本发明专利的综合测试钻杆1在绳索取心钻具8和绳索取心钻杆7之间，该装置不影响岩心钻探的正常施工，而后随着钻进深度的增加，达到目的层位后，开始进行地应力测试流程，具体的测试流程图如图7所示，主要包含以下10个技术措施：
步骤1、在绳索取心钻具8和绳索取心钻杆7之间，安装综合测试钻杆1，开始正常岩心取心钻探，直至地应力测试目的地层；
步骤2、将封隔孔内管钻具2穿入绳索取心钻杆7，通过钢丝绳将封隔孔内管钻具2放至绳索取心钻具8，卡住综合测试钻杆1；
步骤3、启动与绳索取心钻杆7连接的钻机，封隔孔内管钻具2打磨钻孔的孔底并形成封隔阶梯的钻孔；
步骤4、通过钢丝绳打捞回收封隔孔内管钻具2，将测试孔内管钻具3穿入绳索取心钻杆7，通过钢丝绳将测试孔内管钻具3放至绳索取心钻具8，卡住综合测试钻杆1；
步骤4、启动与绳索取心钻杆7连接的钻机，测试孔内管钻具3在封隔阶梯的钻孔的基础上，钻进形成测试孔；
步骤6、通过钢丝绳打捞回收测试孔内管钻具3，将压力及孔径测量装置5安装到井下安装装置6上，并通过钢丝绳将井下安装装置6放至绳索取心钻具8，井下安装装置6到达绳索取心钻具8的钻头处后，压力及孔径测量装置5与井下安装装置6脱开，在重力的作用下，井下安装装置6将压力及孔径测量装置5挤入测试孔；
步骤7、通过钢丝绳打捞回收井下安装装置6，将井下内管加压器4穿入绳索取心钻杆7，通过钢丝绳将井下内管加压器4放至绳索取心钻具8，卡住综合测试钻杆1；
步骤8、钻机驱动绳索取心钻杆7，绳索取心钻杆7驱动井下内管加压器4完成测试孔加压，获得加压的各个时刻的压力及孔径测量装置5中的各个触针与测试孔的孔壁接触点的坐标，计算长轴变形量曲线、短轴变形量曲线和水压测量值-孔径测量值曲线(水压测量值-孔径测量值曲线包括水压测量值-长轴变形量曲线和水压测量值-短轴变形量曲线)，并根据水压测量值-孔径测量值曲线获得拐点坐标(Ps,ds)、岩石拉伸模量Et与岩石压缩模量Ec。根据拐点坐标(Ps,ds)计算测试孔周围的双向远场应力σ1、σ2；
步骤9、通过钢丝绳打捞回收井下内管加压器4；
步骤10、绳索取心钻具8的取心钻头套过压力及孔径测量装置5，接触封隔孔底的岩石后，启动钻机，开始旋转切削岩石，完成钻进。完成取心钻探施工作业操作，通过打捞回收岩心施工作业操作，将岩心与压力及孔径测量装置5回收，读取压力及孔径测量装置5内部的测试数据。
3、基于加压应力解除式原位地应力测试解算方法
本发明专利提出的地应力解算方法，是以弹性力学为基础，满足基本假设：①岩石是线弹性和各向同性的；②岩石是完整的，压裂液体对岩石来说是非渗透的；③岩层中有一个主应力方向和孔轴平行。符合岩石力学基本特性，岩石拉压模量比不等于1，即岩石拉伸模量Et与岩石压缩模量Ec不相等(常见岩石的拉压模量比小于1，即岩石拉伸模量Et<岩石压缩模量Ec)。
当压力及孔径测量装置5启动，至地应力测试结束，数据实时储存模块按照时间顺序记录孔径测量值和水压测量值，获得孔径测量值曲线和水压测量值曲线，假设地应力测试的操作正常且被测地层的岩块完整，则测量数据曲线示意图如图8所示，将孔径测量值曲线和水压测量值曲线分为7个阶段，在每个阶段中，都有着对应的曲线特性，具体表现为：
在第①阶段中，压力及孔径测量装置5刚启动，孔径测量值曲线和水压测量值曲线都保持不变，且孔径测量值在量程的最大值处，水压测量值在最小值处；
在第②阶段中，压力及孔径测量装置5进入绳索取心钻杆7，由井下安装装置6将压力及孔径测量装置5输送至测试孔。水压测量值曲线中，水压压力随着压力及孔径测量装置5输送深度的增加而增加，当压力及孔径测量装置5到达孔底时，达到该阶段水压压力最大值，即测试孔的液柱压力；而压力及孔径测量装置5中的孔径感知部件在压力平衡块的作用下，内外压力平衡，使得孔径测量值曲线保持不变且孔径测量值在最大值处，当压力及孔径测量装置5进入测试孔，测试孔的孔壁挤压孔径感知部件，使得孔径测量值突然减小并稳定在一个数值；
在第③阶段中，通过井下内管加压器4开始对测试孔加载水压压力，随着水压压力的增加，水压测量值逐渐增加，测试孔在水压压力的作用下，发生弹性变形，测试孔的孔径测量值逐渐增加，孔径测量值随着水压压力的增加而增加；
在第④阶段中，通过井下内管加压器4继续对测试孔加载水压压力，当水压压力使得测试孔孔壁上上出现拉应力时候，由于岩石拉伸模量小于岩石压缩模量，测试孔孔径测量值随水压压力增加的速率变块，当加载的水压压力超过限压阀的额定压力值时，限压阀开始泄压，此时水压测量值维持不变，测试孔的孔径测量值保持不变；
在第⑤阶段中，井下内管加压器4不再对测试孔加载水压压力，完全泄压后，水压测量值回复到测试孔的液柱压力，测试孔的孔径测量值也随着水压压力而回复至测量起点，此时，通过套钻，解除测试孔周围的岩石应力，使得测试孔发生弹性变形，在应力解除过程中，随着套钻深度的增加，测试孔的孔径逐渐恢复变大，使得孔径测量值逐渐增加，而水压测量值保持不变；
在第⑥阶段中，套钻结束后，测试孔周围的岩石应力被完全解除了，测试孔的弹性变形完成，在岩心管的包裹下，压力及孔径测量装置5和环形岩心被回收到地面，随着岩心管逐渐接近地面，测量得到的孔径测量值保持不变，而水压测量值逐渐减小；
在第⑦阶段中，压力及孔径测量装置5从环形岩心中拔出，此时孔径测量值恢复至量程内最大值，水压测量值保持在最小值处，直至压力及孔径测量装置5停止工作。
在图8第①～⑦阶段中，每个阶段里孔径测量值曲线和水压测量值曲线有着对应曲线特点，因此可以明确的划分各个阶段的衔接节点。将曲线划分后，即可对各个阶段内的曲线信息进行分析，解算地应力及岩石弹性模量，具体技术措施可分为：测试孔形态解算、弹性模量解算方法、基于测试孔横截面形态法的地应力解算方法、基于应力解除法的地应力解算方法。
a)测试孔形态解算
在测试孔周围的岩石中存在着地应力，且不考虑测试孔轴线方向上的应力时，在测试孔横截面上的地应力可分解为两个主应力，在主应力和测试孔内液柱压力共同作用下，测试孔发生弹性变形。
为求解测试孔周围岩石中的应力分布，将测试孔和测试孔周围的岩石简化为一个平面应力问题。首先，将测试孔在二维地应力的作用下，发生弹性变形的过程，简化为双向远场应力作用于无限大平板上中心圆孔的物理模型。即假设存在一个半径为a的圆孔，在远场应力σ1、σ2和孔内的均匀分布压力为P的共同作用下，圆孔孔壁周围出现应力重分布。如图9所示，设r为圆孔外任意一点与圆孔圆心的距离，θ为σr与σ1之间的夹角，σr为圆孔外任意一点处的径向应力，σθ为切向应力，τrθ为剪切应力。分别考虑远场应力σ1、σ2作用下的应力分布和孔壁位移，和孔内的均匀分布压力P作用下的应力分布和孔壁位移。再根据弹性力学中的叠加原理，考虑圆孔孔壁上双向远场应力和孔内均布压力共同作用时，应力分布和孔壁位移。又已知圆孔的基本形态为圆形，符合标准圆方程，建立坐标轴与主应力方向平行的xoy坐标系，则变形后圆孔上每一个点的坐标可表达为：
Figure BDA0002882303180000221
满足：
Figure BDA0002882303180000222
式(2)为标准椭圆方程，从而证明了在平面应力状态下，双向受载条件下，圆孔变形后的几何形态为椭圆，且S值和L值代表了椭圆的长短半轴的长度，且短轴方向与最大主应力方向重合，长轴方向与最小主应力方向重合。
根据椭圆长短半轴的长度和方向，可以表达椭圆在空间中的基本形态，因此，椭圆长短半轴的长度和方向是椭圆的形态特征参数。为了测量并获取测试孔的形态特征参数，设计了具有中心轴对称的机械结构特点的孔径感知部件51。如图5所示，孔径感知部件51中的触针514分布呈中心对称且长度相等，光学显微摄像机(孔径测量模块)面向孔径感知部件51，可以测量第i个触针514的针尖点与孔径感知部件51中心点的相对距离li。
已知在XOY坐标系中，一般椭圆方程可表示为：
a·X2+b·X·Y+c·Y2+d·X+e·Y+f＝0 (3)
根据式(3)，一般椭圆方程中包含着6个未知数，则至少需要6组数据才能够解算一般椭圆方程中的未知数，当实测数据多于6组时，即可通过拟合的方式，得到最优的一般椭圆方程。作为一种优选方案，当压力及孔径测量装置5中的孔径感知部件51具有16根触针514时，即可获得16个实测数据时，拟合计算流程如图10所示。
在图10的计算流程中，根据最小二乘法回归分析，以孔壁上接触点的坐标数据为实测数据，用式(13)一般椭圆方程对坐标点进行拟合，即可得到最优一般椭圆方程。最小二乘法的引入，有效的降低了极大偏差点对计算结果带来的误差，使得计算结果更加合理。
步骤1、根据孔径感知部件51获得孔径感知部件51的触针514的触头与测试孔孔壁的接触点的接触点坐标，每进行一次测量可采集与各个触针514对应的接触点坐标，每次测量的获得的各个接触点坐标构成一组接触点坐标，优选的触针514的个数为16个；
步骤2、拟合一般椭圆方程，根据最小二乘法基本原理，计算每一个接触点坐标与一般椭圆的直线最短距离，筛选出最优一般椭圆，获得最优一般椭圆方程；
步骤3、剔除可能存在的极大误差数据，计算各个接触点与最优一般椭圆的直线最短距离的标准偏差，以及多个接触点的标准偏差的平均值作为平均偏差，
通过对比分析标准偏差与平均偏差，判断是否存在的极大误差数据，
若存在某一个接触点对应的标准偏差大于等于两倍的平均偏差，则剔除该接触点后，返回步骤2；
若每一个接触点的标准偏差均小于两倍的平均偏差，则可输出拟合得到的最优一般椭圆方程；
步骤4、对最优一般椭圆方程进行坐标变换，通过数学变换，对坐标轴进行的平移或旋转变换，获得标准椭圆方程，如式(2)。
步骤5、根据式(2)，即可解得标准椭圆方程的椭圆形态特征参数，如椭圆的长半轴和短半轴的长度S值和L值。通过解算连续测量过程中的测试孔形态，得到任意时刻的对应的标准椭圆方程的椭圆长、短半轴的S值和L值，以时间为横坐标，S值和L值为纵坐标，即可获得长半轴变形量曲线和短半轴变形量曲线，也可得到长轴变形量曲线和短轴变形量曲线。
弹性模量解算方法
步骤6、获取水压测量值-孔径测量值曲线。在第③阶段，测试孔随着水压压力的增加而发生弹性变形，测试孔加载的均匀分布压力增量与孔壁位移呈正比关系，则测试孔的长轴和短轴的变形量也与均匀分布压力增量呈正比关系。根据图8的第③阶段和第④阶段中孔径测量值曲线和水压测量值曲线，以时间为基准，可以获取水压测量值-孔径测量值曲线，水压测量值-孔径测量值曲线包括水压测量值-长轴变形量曲线和水压测量值-短轴变形量曲线，本实施例中，图8中的孔径为长轴，如图11为孔径选取长轴时，水压测量值-长轴变形量曲线。
步骤7、计算岩石弹性模量。以测试孔钻头31的外半径为a，且岩石的泊松比μ一般为常数，通过测试获得水压测量值-长轴变形量曲线和水压测量值-短轴变形量曲线，并计算水压测量值-长轴变形量曲线的前半部分斜率k1和后半部分斜率k2，水压测量值-长轴变形量曲线的前半部分和后半部分以拐点坐标(Ps,ds)为分界线，拐点坐标(Ps,ds)是指测试孔加压过程中，水压压力与最小主应力平衡相等的点，当水压压力与最小主应力相等时，满足Ps＝σ1-3σ2的关系。
再分别将k1、k2代入式(4)中，即可解算出岩石拉伸模量Et与岩石压缩模量Ec。
Figure BDA0002882303180000231
式中：μ为泊松比。
b)基于测试孔横截面形态法的地应力解算方法
步骤8、基于测试孔横截面形态法，计算远场应力方向。切向应力和孔壁位移具有极值点，则测试孔孔壁上存在的应力集中现象，且应力集中点的分布方位与远场主应力方向重合，因此，测试孔发生弹性变形后，测试孔的形态特征反映了远场应力方向，即长短轴的轴方向指示了远场应力方向。因此，计算最优一般椭圆方程的长短轴的轴方向，即可获得远场应力方向。
步骤9、计算测试孔周围的最大水平主应力、最小水平主应力。当测试孔在加压过程中，孔壁上A点和A＇点处首先出现拉应力时，水压测量值-长轴变形量曲线将出现拐点。结合图11的水压测量值-长轴变形量曲线，将拐点坐标(Ps,ds)代入测试孔孔壁上A点切向应力计算公式，拐点坐标(水压，孔径(长轴，短轴))，并联立差应力求解公式，再结合实测数据，根据式(5)即可求得测试孔周围的双向远场应力σ1、σ2。在垂直测试孔中测量地应力时，常将最大水平主应力、最小水平主应力分别写为σH和σh，即σH＝σ1，σh＝σ2。
Figure BDA0002882303180000241
c)基于应力解除法的地应力解算方法
步骤10、基于应力解除法，计算测试孔周围的最大水平主应力、最小水平主应力。在第⑤阶段中，通过套钻，解除了测试孔周围的岩石应力，使得测试孔发生弹性变形，在应力解除过程中，随着套钻钻进的深度增加，测试孔的孔径逐渐变大，使得孔径测量值逐渐增加。基于应力解除法的地应力解算方法，是以弹性力学为基础，定义三组触针514分别为第i组触针、第j组触针、第n组触针，每组触针包括任意中心对称的两个触针514，分别获取第i、j、n三组触针514所在方向上孔径的测量值，以及孔径测量装置5在测试孔中实测的压力P0。根据式(6)即可解算出σ1、σ2、γ三个未知数，σ1、σ2、γ分别代表了最大水平主应力，最小水平主应力，最大水平主应力方向。
Figure BDA0002882303180000242
式中：di、Di分别为套钻前后第i组触针514所在方向上的孔径测量值，dj、Dj分别为套钻前后第j组触针514所在方向上的孔径测量值，dn、Dn分别为套钻前后第n组触针514所在方向上的孔径测量值；E为弹性模量；β为相邻触针514之间的夹角；
Figure BDA0002882303180000251
为第1根触针514的地磁方位角。
作为一种优选方案，当压力及孔径测量装置5中的孔径感知部件51具有16根触针514时，则可获得8个不同方向上的孔径测量值。根据排列组合原理，从8组数据中选3组数据组合成一种地应力解算方案，则可有56组不同的组合方案，即可获得56组地应力解算结果。通过筛选地应力解算结果，剔除异常数据，提高了地应力测量设备的容错能力，减低偶然误差，提高了地应力测试成功率。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改、补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.基于加压应力解除式原位地应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在绳索取心钻具(8)和绳索取心钻杆(7)之间，安装综合测试钻杆(1)，开始岩心取心钻探，直至地应力测试目的地层；
步骤2、将封隔孔内管钻具(2)穿入绳索取心钻杆(7)，通过钢丝绳将封隔孔内管钻具(2)放至绳索取心钻具(8)，卡住综合测试钻杆(1)；
步骤3、启动与绳索取心钻杆(7)连接的钻机，封隔孔内管钻具(2)打磨形成钻孔；
步骤4、通过钢丝绳打捞回收封隔孔内管钻具(2)，将测试孔内管钻具(3)穿入绳索取心钻杆(7)，通过钢丝绳将测试孔内管钻具(3)放至绳索取心钻具(8)，卡住综合测试钻杆(1)；
步骤5、启动与绳索取心钻杆(7)连接的钻机，测试孔内管钻具(3)在钻孔的基础上，钻进形成测试孔；
步骤6、通过钢丝绳打捞回收测试孔内管钻具(3)，将压力及孔径测量装置(5)安装到井下安装装置(6)上，并通过钢丝绳将井下安装装置(6)放至绳索取心钻具(8)，井下安装装置(6)到达绳索取心钻具(8)的钻头处后，压力及孔径测量装置(5)与井下安装装置(6)脱开，在重力的作用下，井下安装装置(6)将压力及孔径测量装置(5)挤入测试孔；
步骤7、通过钢丝绳打捞回收井下安装装置(6)，将井下内管加压器(4)穿入绳索取心钻杆(7)，通过钢丝绳将井下内管加压器(4)放至绳索取心钻具(8)，卡住综合测试钻杆(1)；
步骤8、钻机驱动绳索取心钻杆(7)，绳索取心钻杆(7)驱动井下内管加压器(4)完成测试孔加压，获得加压的各个时刻的压力及孔径测量装置(5)中的各个触针与测试孔的孔壁接触点的坐标，计算长轴变形量曲线、短轴变形量曲线和水压测量值-孔径测量值曲线，并根据水压测量值-孔径测量值曲线获得拐点坐标、岩石拉伸模量与岩石压缩模量，根据拐点坐标计算测试孔周围的双向远场应力；
步骤9、通过钢丝绳打捞回收井下内管加压器(4)；
步骤10、绳索取心钻具(8)的取心钻头套过压力及孔径测量装置(5)，接触封隔孔底的岩石后，启动钻机，开始旋转切削岩石，完成钻进，通过打捞回收岩心施工作业操作，将岩心与压力及孔径测量装置(5)回收，读取压力及孔径测量装置(5)内部的测试数据。
2.根据权利要求1所述的基于加压应力解除式原位地应力测试方法，其特征在于，所述的步骤8中测试孔加压包括以下阶段：
在第①阶段中，压力及孔径测量装置(5)刚启动；
在第②阶段中，压力及孔径测量装置(5)进入绳索取心钻杆(7)，由井下安装装置(6)将压力及孔径测量装置(5)输送至测试孔；
在第③阶段中，通过井下内管加压器(4)开始对测试孔加载水压压力；
在第④阶段中，通过井下内管加压器(4)继续对测试孔加载水压压力；
在第⑤阶段中，井下内管加压器(4)不再对测试孔加载水压压力，完全泄压；
在第⑥阶段中，套钻结束后，测试孔周围的岩石应力被完全解除了，测试孔的弹性变形完成，在岩心管的包裹下，压力及孔径测量装置(5)和环形岩心被回收到地面；
在第⑦阶段中，压力及孔径测量装置(5)从环形岩心中拔出，直至压力及孔径测量装置(5)停止工作。
3.根据权利要求2所述的基于加压应力解除式原位地应力测试方法，其特征在于，所述的步骤8中，计算长轴变形量曲线、短轴变形量曲线和水压测量值-孔径测量值曲线包括以下步骤：
步骤8.1、获得压力及孔径测量装置(5)的触针的触头与测试孔孔壁的接触点的接触点坐标，
步骤8.2、根据最小二乘法基本原理，计算每一个接触点坐标与一般椭圆的直线最短距离，筛选出最优一般椭圆，获得最优一般椭圆方程；
步骤8.3、计算各个接触点与最优一般椭圆的直线最短距离的标准偏差，以及多个接触点的标准偏差的平均值作为平均偏差，
若存在某一个接触点对应的标准偏差大于等于两倍的平均偏差，则剔除该接触点后，返回步骤8.2；
若每一个接触点的标准偏差均小于两倍的平均偏差，则可输出拟合得到的最优一般椭圆方程；
步骤8.4、对最优一般椭圆方程进行坐标变换，通过数学变换，对坐标轴进行的平移或旋转变换，获得标准椭圆方程；
步骤8.5、获得连续测量过程中，获得长轴变形量曲线和短轴变形量曲线。
4.根据权利要求3所述的基于加压应力解除式原位地应力测试方法，其特征在于，所述的步骤8中，计算水压测量值-孔径测量值曲线包括以下步骤：
步骤8.6、根据第③阶段和第④阶段中孔径测量值曲线和水压测量值曲线，以时间为基准，获取水压测量值-孔径测量值曲线，水压测量值-孔径测量值曲线包括水压测量值-长轴变形量曲线和水压测量值-短轴变形量曲线。
5.根据权利要求4所述的基于加压应力解除式原位地应力测试方法，其特征在于，所述的步骤8中，计算拐点坐标、岩石拉伸模量、岩石压缩模量、和双向远场应力包括以下步骤：
步骤8.7、计算水压测量值-长轴变形量曲线的前半部分斜率k1和后半部分斜率k2，水压测量值-长轴变形量曲线的前半部分和后半部分以拐点为分界线，将k1、k2代入下中，解算出岩石拉伸模量Et与岩石压缩模量Ec，
Figure FDA0003358007060000031
式中：μ为泊松比，a为测试孔钻头的外半径，
步骤8.8、根据最优一般椭圆方程的长短轴的轴方向，即可获得远场应力方向，
步骤8.9、根据下式计算测试孔周围的最大水平主应力σ1，最小水平主应力σ2，
Figure FDA0003358007060000032
其中，S为短半轴，L为长半轴，E为弹性模量，μ为泊松比，Ps为水压，
或者通过下式计算测试孔周围的最大水平主应力σ1，最小水平主应力σ2，最大水平主应力方向γ，
Figure FDA0003358007060000033
式中：di、Di分别为套钻前后第i组触针所在方向上的孔径测量值，dj、Dj分别为套钻前后第j组触针所在方向上的孔径测量值，dn、Dn分别为套钻前后第n组触针所在方向上的孔径测量值；E为弹性模量；β为相邻触针之间的夹角；
Figure FDA0003358007060000034
为第1根触针的地磁方位角。
6.基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括绳索取心钻具(8)，其特征在于，还包括综合测试钻杆(1)和封隔孔内管钻具(2)，
综合测试钻杆(1)包括多个依次连接的弹卡室限位管(14)，每个弹卡室限位管(14)配有2个弹卡耳(141)，弹卡室限位管(14)一端为外丝扣端，另一端为内丝扣端，弹卡室限位管(14)的外丝扣端设置有2个弹卡耳(141)，2个弹卡耳(141)以弹卡室限位管(14)的轴线对称分布，弹卡室限位管(14)的外丝扣端与相邻的弹卡室限位管(14)的内丝扣端通过丝扣连接，且弹卡室限位管(14)的外丝扣端上的2个弹卡耳(141)插入到相邻的弹卡室限位管(14)的内丝扣端内，两个弹卡耳(141)在内丝扣端构成卡槽(142)，2个弹卡室限位管(14)连接后，位于端部的其中一个弹卡室限位管(14)的外丝扣端与绳索取心钻具(8)的内丝扣端通过丝扣连接，且弹卡室限位管(14)的外丝扣端上的2个弹卡耳(141)插入到绳索取心钻具(8)的内丝扣端内；位于端部的另一弹卡室限位管(14)的内丝扣端与绳索取心钻杆(7)的外丝扣端通过丝扣连接，
封隔孔内管钻具(2)包括封隔孔钻头(21)、封隔孔钻杆(22)、限位连接管(23)、传力管(24)、弹卡部件总成(25)和轴向调节螺母(26)，
封隔孔钻头(21)的内丝扣端与封隔孔钻杆(22)的外丝扣端通过丝扣连接，封隔孔钻杆(22)的另一端的外丝扣端与限位连接管(23)的内丝扣相端通过丝扣连接，限位连接管(23)的另一端的外丝扣端与传力管(24)的内丝扣端通过丝扣连接，传力管(24)的另一端的外丝扣端与弹卡部件总成(25)的悬挂接头(255)一端的内丝扣端通过丝扣连接，
悬挂接头(255)另一端的内丝扣端与外弹卡架(253)的外丝扣端通过丝扣相连接，外弹卡架(253)与内弹卡架(252)共同组成弹卡架，外弹卡架(253)与内弹卡架(252)之间通过销和键槽连接，内弹卡架(252)有销孔的一端与捞矛头(251)有销孔的一端通过销连接，外弹卡架(253)侧壁上开设有定位穿出孔(259)，弹卡钳(254)包括两个弹卡钳片，两个弹卡钳片的内端均活动套设在旋转销(256)上，两个弹卡钳片的外端从定位穿出孔(259)中穿出，旋转销(256)固定在外弹卡架(253)上，两个弹卡钳片的外端分别与扭力弹簧(258)的两端连接，扭力弹簧(258)的螺旋部连接弹簧销(257)，弹簧销(257)固定在内弹卡架(252)上，弹卡钳(254)在扭力弹簧(258)的弹力作用下，呈八字形向外张开。
7.基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括绳索取心钻具(8)，其特征在于，还包括井下内管加压器(4)，
井下内管加压器(4)包括封隔管(41)、加压管(42)、导轨管(43)、旋转部件(44)、加压丝杆(45)、加压滑块(46)、弹卡部件总成(25)，
封隔管(41)包括密封胶垫(411)、封隔缸体(412)、封隔管密封塞孔(413)，密封胶垫(411)安装在封隔缸体(412)设置有密封槽的一端上；封隔管密封塞孔(413)位于封隔缸体(412)上；封隔缸体(412)另一端为外丝扣端且与加压管(42)的加压管外管(421)的内丝扣端通过丝扣连接，
加压管(42)中包括加压管外管(421)、液压管(422)、加压管内管定位孔(423)、加压推杆(424)、加压管外管透孔(425)、加压管密封塞孔(426)、和加压管内管(427)，加压管外管(421)的管壁开设有加压管内管定位孔(423)和加压管外管透孔(425)，其中，加压管内管定位孔(423)在加压管外管(421)的外壁呈周向均匀分布，加压管外管(421)的管壁开设有加压管外管透孔(425)，加压管内管(427)位于加压管外管(421)内且同轴，加压管内管(427)的管壁上开设有加压管密封塞孔(426)，加压管外管透孔(425)与加压管密封塞孔(426)位于同一径向方向，使用螺丝穿过加压管内管定位孔(423)与加压管内管(427)的外壁上螺丝孔固定，加压管内管(427)的外壁上的螺丝孔为非通孔，使加压管外管透孔(425)与加压管密封塞孔(426)的位置在同一径向方向上，穿过加压管外管透孔(425)在加压管密封塞孔(426)上安装限压阀；加压推杆(424)一端设置有活塞且位于加压管内管(427)内，封隔缸体(412)的外丝扣端通过液压管(422)与加压管内管(427)连通，加压推杆(424)推动活塞使加压管内管(427)内部压力增加，并通过液压管(422)将加压管内管(427)内的压力传递至封隔缸体(412)；加压推杆(424)另一端设置有推杆导向孔，加压丝杆(45)伸入到推杆导向孔内，限压阀的入口与液压管(422)连通，限压阀的出口与加压管外管透孔(425)连接，
导轨管(43)包括导轨管体(431)，导轨管体(431)内壁设置有两个导轨(432)，两个导轨(432)以导轨管体(431)的中心轴线对称分布，两个导轨的长度方向平行于导轨管体(431)的中心轴线，加压滑块(46)的两侧对称分布着滑槽(461)，导轨(432)嵌入滑槽(461)内，使得加压滑块(46)可沿着导轨管(43)轴向滑动，加压滑块(46)中心位置处设置有滑块孔(462)，滑块孔(462)孔壁上有丝扣，加压丝杆(45)与滑块孔(462)通过丝扣连接，
旋转部件(44)中包括推力轴承下端盖(441)、推力轴承(442)、和推力轴承上端盖(443)，其中，推力轴承下端盖(441)的中心位置处有一个透孔，加压丝杆(45)从推力轴承下端盖(441)的中心通孔处穿过，依次穿过推力轴承下端盖(441)和推力轴承(442)，最后通过丝扣连接固定到推力轴承上端盖(443)，推力轴承上端盖(443)与弹卡部件总成(25)的悬挂接头(255)的一端的内丝扣端通过丝扣连接。
8.基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括压力及孔径测量装置(5)，其特征在于，压力及孔径测量装置(5)包括孔径感知部件(51)、光学玻璃部件(52)、密封外壳(53)、矛头(54)、密封塞(55)、和电子元件固定架(56)，
孔径感知部件(51)的外丝扣端与光学玻璃部件(52)的内丝扣端通过丝扣连接；光学玻璃部件(52)的另一端既有外丝扣又有内丝扣，其中，光学玻璃部件(52)的外丝扣端与密封外壳(53)的内丝扣端通过丝扣连接，内丝扣端与电子元件固定架(56)的外丝扣端通过丝扣连接，电子元件固定架(56)穿过密封外壳(53)位于密封外壳(53)内部；密封外壳(53)的另一端有两段不同内径的内丝扣，从最外端至内依次为较粗直径的内丝扣端和较细直径的内丝扣端，其中，较粗直径的内丝扣端与矛头(54)的外丝扣端通过丝扣连接，较细直径的内丝扣端与密封塞(55)的外丝扣端通过丝扣连接，密封塞(55)与矛头(54)的外丝扣端连接，
所述的孔径感知部件(51)中包括球形防护头(511)、压力平衡块(512)、触针座(513)、触针(514)、和触针卡圈(515)，球形防护头(511)的内丝扣端与触针座(513)的外丝扣端通过丝扣连接，压缩弹簧两端分别与球形防护头(511)内壁和压力平衡块(512)相连,球形防护头(511)上开设有压力调节透孔，压力平衡块(512)作为活塞设置在触针座(513)外丝扣端内的活塞筒部，
触针座(513)周向分布了6根触针(514)，触针卡圈(515)安装在触针座(513)内部，触针卡圈(515)上槽孔的位置与触针座(513)上通孔的位置对应，触针(514)套上弹簧后安装在触针座(513)的通孔里，触针(514)上的周向的环形凹槽卡设触针卡圈(515)上的槽孔中，触针(514)可沿触针座(513)的径向移动，且触针(514)由于被触针卡圈(515)和环形凹槽限位，不会脱离触针卡圈(515)，在弹簧的作用下触针(514)保持着向外顶出的状态；当作用在触针(514)上的径向外力大于弹簧的弹力，触针(514)向内移动，缩回触针座(513)，
光学玻璃部件(52)中包括光学玻璃(521)和筒状的玻璃基座(522)，玻璃基座(522)上涂装防水密封胶水与玻璃基座(522)中部的光学玻璃(521)粘结在一起，
密封外壳(53)中包括数据采集仓(531)、压力采集仓(532)、真空仓(533)、和控制仓(534)，数据采集仓(531)的内丝扣端与玻璃基座(522)的外丝扣端通过丝扣连接，数据采集仓(531)的另一端为外丝扣端且与压力采集仓(532)的内丝扣端通过丝扣连接，压力采集仓(532)的另一端内丝扣端与真空仓(533)的外丝扣端通过丝扣连接，真空仓(533)的另一端内丝扣端与控制仓(534)的外丝扣端通过丝扣连接，控制仓(534)的另一端自内至外依次设置有密封塞安装孔(5341)和矛头安装孔(5342)，其中，矛头安装孔(5342)的内丝扣与矛头(54)的外丝扣端通过丝扣连接，密封塞安装孔(5341)的内丝扣与密封塞(55)的外丝扣端通过丝扣连接，
压力采集仓(532)的侧壁上开设有压力传感器安装孔(5322)，带孔防护盖(5321)通过丝扣盖设在压力传感器安装孔(5322)上，压力传感器安装孔(5322)安装水压压力传感器，
真空仓(533)的侧壁上开设有真空单相阀安装孔(5332)，密封防护盖(5331)通过丝扣盖设在真空单相阀安装孔(5332)上，真空仓(533)内部抽真空后密封防护盖(5331)通过丝扣连接和注胶的方式密封真空仓(533)，真空单相阀安装孔(5332)安装标准件真空单相阀，
电子元件固定架(56)的外丝扣端与玻璃基座(522)的内丝扣端通过丝扣连接，电子元件固定架(56)内安装有孔径测量模块、水压测量模块、测量定向模块、同步采集模块、数据实时储存模块和供电稳压模块。
9.基于加压应力解除式原位地应力测试装置，包括绳索取心钻具(8)，其特征在于，还包括设置在绳索取心钻具(8)中的井下安装装置(6)，井下安装装置(6)包括夹持器(61)、输送管(62)、钢丝绳定位卡扣(63)，夹持器(61)包括卡钳(611)、卡钳架(612)、钢丝绳固定销(613)、钢丝绳(614)，
输送管(62)的外丝扣端与限位连接管(23)的内丝扣端通过丝扣连接，限位连接管(23)的另一端的外丝扣端与传力管(24)的内丝扣端通过丝扣连接，传力管(24)的另一端外丝扣端与弹卡部件总成(25)的悬挂接头(255)的内丝扣端通过丝扣连接，卡钳架(612)位于传力管(24)中，悬挂接头(255)的另一端内丝扣端与钢丝绳定位卡扣(63)的外丝扣端通过丝扣连接，钢丝绳(614)穿过钢丝绳定位卡扣(63)中间的透孔，与钢丝绳固定销(613)相连接，钢丝绳固定销(613)穿过卡钳架(612)上的销孔固定，钢丝绳定位卡扣(63)中间的透孔比卡钳架(612)的直径细，当钢丝绳(614)拉紧时，卡钳架(612)与钢丝绳定位卡扣(63)紧密接触，卡钳架(612)的另一端通过旋转销固定卡钳(611)，卡钳(611)包括2个卡钳叶片(6111)，2个卡钳叶片(6111)的中部均与旋转销(6112)铰接，可围绕着旋转销(6112)在设定范围内旋转，旋转销(6112)与卡钳架(612)连接，2个卡钳叶片(6111)的首端从卡钳架(612)侧壁上的定位穿出孔中穿出，2个卡钳叶片(6111)的尾端之间通过弹簧(6113)连接并撑开，在弹簧(6113)的伸张弹力的作用下，2个卡钳叶片(6111)的首端保持张开状态。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113482602B (zh) * 2021-07-22 2022-07-29 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 一种超深自平衡随钻原位测试系统及施工方法
CN113494283B (zh) * 2021-09-08 2021-11-16 中国科学院地质与地球物理研究所 超浅层-浅层页岩气地质工程一体化开发方法
CN114486495B (zh) * 2022-01-26 2024-04-12 中铁七局集团有限公司 管道内压与变形的检测方法
CN114441073B (zh) * 2022-04-07 2022-08-16 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种水利勘察钻孔用小孔径深孔地应力测试系统及方法
CN115184171B (zh) * 2022-07-06 2024-06-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 原位岩体模量测量系统与方法
CN117629484B (zh) * 2023-11-28 2024-09-17 中国地质科学院地质力学研究所 一种测力装置和测力系统
CN118443557B (zh) * 2024-07-05 2024-09-03 四川省第六地质大队 一种压水试验膨胀止水栓塞装置
CN118518491B (zh) * 2024-07-18 2024-09-27 中国矿业大学 一种应力解除岩芯的原位围压率定试验装置及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000001927A1 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of determining in-situ stresses in an earth formation
CN103075150A (zh) * 2013-02-05 2013-05-01 上海大屯能源股份有限公司 一种原孔位多次应力解除法的地应力测试方法
CN103616111A (zh) * 2013-12-09 2014-03-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 小孔厚壁套芯应力解除法
CN103806906A (zh) * 2014-01-26 2014-05-21 北京雷雨达科技有限公司 岩/土体钻孔原位测试装置及方法
CN104279976A (zh) * 2014-10-17 2015-01-14 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于孔径变形原理的光学显微地应力测量装置
CN105043610A (zh) * 2015-06-04 2015-11-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种测量地应力的高灵敏度钻孔变形计及其检测方法
CN105507876A (zh) * 2015-12-14 2016-04-20 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于应力解除法的钻测一体化装置
CN105841855A (zh) * 2016-05-06 2016-08-10 中国矿业大学(北京) 一种新型地应力测试装置
CN109577971A (zh) * 2018-12-17 2019-04-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 地应力测试装置及测试方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000001927A1 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Method of determining in-situ stresses in an earth formation
CN103075150A (zh) * 2013-02-05 2013-05-01 上海大屯能源股份有限公司 一种原孔位多次应力解除法的地应力测试方法
CN103616111A (zh) * 2013-12-09 2014-03-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 小孔厚壁套芯应力解除法
CN103806906A (zh) * 2014-01-26 2014-05-21 北京雷雨达科技有限公司 岩/土体钻孔原位测试装置及方法
CN104279976A (zh) * 2014-10-17 2015-01-14 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于孔径变形原理的光学显微地应力测量装置
CN105043610A (zh) * 2015-06-04 2015-11-11 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种测量地应力的高灵敏度钻孔变形计及其检测方法
CN105507876A (zh) * 2015-12-14 2016-04-20 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种基于应力解除法的钻测一体化装置
CN105841855A (zh) * 2016-05-06 2016-08-10 中国矿业大学(北京) 一种新型地应力测试装置
CN109577971A (zh) * 2018-12-17 2019-04-05 中国科学院武汉岩土力学研究所 地应力测试装置及测试方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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地应力测量方法及研究;孟楠楠;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》;20150815(第08期);第20-38页 *

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