[發明專利]繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201310613396.2
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103900751A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 尹健民;鄔愛清;李會中;韓曉玉;周云;劉元坤;王家祥;劉承新;黃志鵬;譚朝爽;肖本職;吳相超;陳長生;李漢橋;李永松;汪洋;艾凱;周春華
• 申請（專利權）人: 長江水利委員會長江科學院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于：繩索取芯鉆桿7底端安裝有封隔器23并設置在鉆孔15內，試驗時由鉆桿卡座19將繩索取芯鉆桿7固定在鉆孔15內，所述繩索取芯鉆桿7底端螺紋聯接變接頭10，上封隔器12聯接在變接頭10上；

所述繩索取芯鉆桿7之間用特制鉆桿接頭20聯接，特制鉆桿接頭20內設置有卡環6和管卡5；

鉆孔15外的高壓入口22分別接入細高壓軟管8、粗高壓軟管9，細高壓軟管8、粗高壓軟管9分別接有壓力傳感器3，所述細高壓軟管8、粗高壓軟管9分別穿入鉆桿7內設置的管卡5，并放置在卡環6上；

所述鉆桿7內的細高壓軟管8、粗高壓軟管9通過變接頭10，細高壓軟管8通過軟管11和13聯接到封隔器23，高壓軟管9聯通上封隔器中心桿21和封隔器23間壓裂段。

2.根據權利要求1所述的一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于：所述封隔器23為封隔器中心桿22兩端分別與上封隔器12和下封隔器14螺紋聯接，上封隔器12和下封隔器14分別為兩個可膨脹的橡膠封隔器，坐封于鉆孔15孔壁上。

3.根據權利要求1所述的一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于：所述壓力傳感器3接入數據采集儀2，并接入接入計算機1。

4.根據權利要求1所述的一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于：所述細高壓軟管8、粗高壓軟管9上分別接有壓力表4。

5.根據權利要求1所述的一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試裝置，其特征在于：所述細高壓軟管8之間、粗高壓軟管9之間均采用螺紋聯接。

6.根據權利要求1所述的一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試方法，其特征在于：其操作步驟如下：

1)設備安裝：在孔口，將管卡和卡環特制鉆桿接頭內，管卡鎖緊與鉆桿長度匹配的粗細高壓軟管并放入繩索取芯鉆桿內，特制鉆桿接頭螺紋聯接繩索取芯鉆桿，將變接頭與封隔器聯接，繩索取芯鉆桿底端螺紋聯接變接頭，分別聯接粗細高壓軟管、繩索取芯鉆桿，吊裝下放聯接有粗細高壓軟管的繩索取芯鉆桿，將封隔器放到選定孔深，地面接有液壓泵的細高壓軟管、粗高壓軟管穿入繩索取芯鉆桿，在底部細高壓軟管、粗高壓軟管分別接入變接頭，細高壓軟管聯接到封隔器，粗高壓軟管聯通封隔器中心桿并聯通封隔器間壓裂段孔壁：

2)坐封加壓：液壓泵從高壓入口對細高壓軟管注水加壓使其膨脹、坐封于孔壁上，形成承壓段空間，對粗高壓軟管注水加壓，承壓段受壓；

3)巖壁破裂：在足夠大的液壓作用下，孔壁沿阻力最小的方向出現破裂，該破裂將在垂直于截面上最小主應力平面內延伸，與之相應，當泵壓上升到臨界破裂壓力值，巖體破裂壓力值急劇下降；

4)關泵卸壓：關閉壓力泵，壓裂液滲入到巖層，粗高壓軟管通道內壓力緩慢下降，當壓力降到使裂縫處于臨界閉合狀態時的壓力，即垂直于裂縫面的最小主應力與液壓回路達到平衡時的壓力，打開壓力閥卸壓，使裂縫完全閉合，該過程通過壓力傳感器、采集儀和計算機自動采集數據并存儲。

7.根據權利要求6所述的一種繩索取芯鉆桿雙回路水壓致裂法地應力測試方法，其特征在于：其操作步驟還包括：

1)重張解封：按權利要求6所述的1)～3)步驟連續進行多次加壓循環，取得多次壓裂參數，判斷巖石破裂和裂縫延伸的過程，壓裂完畢后，解除粗高壓軟管壓力，使封隔器內液體通過細高壓軟管回流并降低壓力，封隔器解封；

2)破裂縫記錄：上述過程完成后，通過連接印模器、鉆桿和單根高壓軟管并放至孔內選定深度，通過印模器及其定向裝置記錄破裂縫的形態，可獲得應力方向。