CN115219337A - 一种适用于水压致裂地应力测量印模系统 - Google Patents
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Abstract
本发明专利名称为一种适用于水压致裂地应力测量印模系统，运用于地质中地应力测量领域；发明的系统包括印模系统骨架、印模封隔器、半硫化橡胶筒及方位定向器。其中，印模系统骨架包含上接头、中心杆、下接头。其特点是：整体系统简单、简化了安装程序，更加适合野外测试，可以现场更换印模封隔器表层半硫化薄膜，在不更换封隔器的情况下持续测试，更加经济、安装更加简单；通过定向螺母的连接形式使整个系统的基线始终在一条水平直线上，从而免除手动画线带来的误差，提高测试精度。
Description
技术领域
本发明为一种适用于水压致裂地应力测量印模系统，涉及一种水压致裂法地应力测量装置，尤其涉及水压致裂法地应力测量方位确定装置。
背景技术
水压致裂法是一种地应力测量方法，测量使用的设备即为水压致裂测量装置。测量时首先对基岩进行钻孔,然后用上下封隔器将相应压裂段上下两端密封起来。随后注入加压液体, 直到岩层破裂,并记录压力随时间的变化，从而能够计算获得地应力的情况。随着技术的发展，人们希望更多的了解破裂的方位等情况以便更加准确的获得地应力的状态，因此使用印模系统或井下电视来对破裂情况进行观测。观测后再根据记录的破裂压力、关泵压力等测量参数结合破裂方位等破裂信息,利用相应的公式计算出应力的大小和方向。
通常在压裂测量之后即可进行裂缝方位的测定，以便确定最大水平主压应力的方向。常用的方法是印模定向试验方法，它可直接把孔壁上的裂缝痕迹印下来；印模定向系统由自动定向仪和印模器组成。印模器从外观上看，与封隔器大致相同，所不同的是，它的表层覆盖着一层半硫化橡胶。定向系统是由铜质外壳和内装的电磁罗盘构成。在预定时间到达时，电磁罗盘记录下印模器基线的方位。
测定方位时，先将接有定向仪的印模器放到水压致裂应力测量段的深度，然后在地面通过增压系统将印模器膨胀。为了获得清晰的裂缝痕迹，需要施加足够的高压，促使孔壁已有裂缝重新张开以便半硫化橡胶挤入，并保持相应的时间，印模器表面就印制了与裂缝相对应的凸起印迹。
待保压时间结束后，泄掉印模器的压力并将其提出钻孔。用透明塑料薄膜将印模器围起，绘下印模器表面凸起的印痕和基线标志，然后根据电磁罗盘确定的印模器的基线方位和印痕之间的关系，计算出所测破裂面的走向(也就是最大水平主压应力的方向)。
现有的水压致裂测量装置所使用的印模系统中使用印模胶桶是一次性的，完成一段印模测试后需要整体更换。这样造成成本浪费，也给现场测试人员带来安装麻烦。现有印模系统定向器部分，需要测试人员首先确定定向器的基线位置、然后根据定向器上面的基线手工绘制一条延长线，来确定印痕与基线间的夹角，从而获取最大水平主压应力的方向。在手动绘制延长线过程中，受野外现场测试条件的局限不可避免的导致一些误差，从而导致最大水平主压应力的方向出现误差。
发明内容
针对以上存在的技术问题，通过对印模器胶桶结构和印模系统下部定向器安装方式的优化。简化了安装程序，降低了安装加工成本，提高了测试结果可靠性。
本申请涉及一种水压致裂地应力测量印模系统，包含印模系统骨架、印模封隔器、半硫化橡胶筒及方位定向器。所述印模系统骨架包含上接头、中心杆、下接头。整体结构图如1 所示。
所述上接头上部与钻杆相连形成高压水路，下部与封隔器相连并内部形成高压水路；所述中心杆主要为整个系统提供稳定的结构，与上接头、下街头相连接；所述封隔器可以通过压力使其膨胀；所述半硫化薄膜胶连在封隔器表面，膨胀时能拓印下裂缝信息。所述定向铜套内部有存储试定向电子模块，获取方位信息；所述方位基线相当于指南针中的指针且通过特殊结构使其整个系统基线在一水平直线上。
现场更换封隔器表面半硫化薄膜胶：为获取更加清晰的裂缝信息，每次完成测试后需对封隔器表层半硫化橡胶层进行更换。所述半硫化薄膜为本系统的消耗材料，完成一次测试后仅需用割刀将原有半硫化橡胶层清除，将新准备的半硫化薄膜通过胶水沾接，重新缠绕在封隔器表层后即可完成下段测试。
获取裂缝方位的方法：当系统表层的半硫化薄膜拓印上裂缝信息后，通过定向器获取的方位数据可知当时拓印时系统基线的方位，测量裂缝与基线的位置距离即可换算出裂缝的具体方位了(也就是最大水平主压应力的方向)。且通过特殊结构使其整个系统基线在一水平直线上，可以更加直观的获取到裂缝与基线间的关系。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：整体系统简单、简化了安装程序，更加适合野外测试，可以现场更换印模封隔器表层半硫化薄膜，在不更换封隔器的情况下持续测试，更加经济、安装更加简单。通过定向螺母的连接形式使整个系统的基线始终在一条水平直线上，免除手动画线带来的误差，提搞测试精度。
附图说明
图1为本发明专利整体示意图
图2为本发明专利三维图
具体实施方式
本实施例所涉及的水压致裂法地应力测量最大水平主应力方位确定装置。如图1所示，上接头上部与钻孔钻杆连接形成高压水路，上端头内部开有6个过水通道，可以使高压水进入封隔器内部。入井前通过定时设置将定向器放入定向铜套内部，定向铜套连接至下接头上，下接头下部与定向器铜套上部，采用定向螺纹连接方式，保证整个系统都在一条水平直线上。
通过钻杆将装置送至测试位置，升压使其膨胀，保压30分钟时间使其充分拓印上裂缝信息，泄压后取出装置。用透明塑料薄膜将封隔器器围起，绘下印模器表面凸起的印痕和基线标志，然后根据电磁罗盘确定的印模器的基线方位和印痕之间的关系，计算出所测破裂面的走向(也就是最大水平主压应力的方向)，完成第一段测试。
完成第一段测试后，现场更换封隔器外表半硫化薄膜，通过钻杆将设备送至第二段测试点，循环完成第二次测试。
综上所述，本发明的水压致裂法地应力测量最大水平主应力方位确定装置，通过对封隔器外表半硫化薄膜层可进行现场更换，简化了安装程序，降低了安装加工成本，降低了经济成本。通过定向螺母的连接形式使整个系统的基线始终在一条水平直线上，免除手动画线带来的误差，提供测试结果。
上面所述的只是用图解说明本发明的一些实施方式，由于对相同技术领域的普通技术人员来说很容易在此基础上进行若干修改和改动，因此本说明书并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
Claims (6)
1.一种适用于水压致裂地应力测量印模系统，包括印模系统骨架、印模封隔器、半硫化橡胶筒及方位定向器，其中，印模系统骨架包含上接头、中心杆、下接头。其特征在于：上接头上部与钻杆相连形成高压水路，下部与封隔器相连并内部形成高压水路。
2.如权利要求1所述的适用于水压致裂地应力测量印模系统，其特征在于：中心杆主要为整个系统提供稳定的结构，与上接头、下街头相连接。
3.如权利要求1所述的适用于水压致裂地应力测量印模系统，其特征在于：印模封隔器可以通过压力使其膨胀。
4.如权利要求1所述的适用于水压致裂地应力测量印模系统，其特征在于：半硫化薄膜胶连在印模封隔器表面，膨胀时能拓印下裂缝信息。
5.如权利要求1所述的适用于水压致裂地应力测量印模系统，其特征在于：定向铜套内部有存储试定向电子模块，获取方位信息。
6.如权利要求1所述的适用于水压致裂地应力测量印模系统，其特征在于：方位基线相当于指南针中的指针且通过特殊结构使其整个系统基线在一水平直线上。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 吴志刚: "数字定向器在地应力测量中的应用", 煤炭技术, vol. 27, no. 6, 30 June 2008 (2008-06-30), pages 125 - 126 * |
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