[實(shí)用新型]水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力的井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備及采集系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420768977.3
• 申請(qǐng)日: 2014-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204228981U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭啟良;王顯軍;張志國(guó);侯硯和;李兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01V9/00
• 分類(lèi)號(hào): G01V9/00;E21B49/00;G01L1/02
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務(wù)所 11337
• 代理人: 席小東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力的井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備及采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

采用水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)無(wú)需知道巖體的力學(xué)參數(shù)，即可獲得地層中多種地應(yīng)力參量；(2)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、可在任意深度進(jìn)行連續(xù)或重復(fù)測(cè)試、測(cè)量速度快、測(cè)值直觀(guān)、測(cè)值代表性大等特點(diǎn)。因此，這一方法具有廣闊的應(yīng)用前景。

傳統(tǒng)的水壓致裂地應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)備如圖1所示，包括第一輸水管路4、第二輸水管路5、上封隔器1、下封隔器2、連接軟管3、壓裂管11、流量計(jì)9、水箱10、回水閥11、第一高壓泵7和第二高壓泵12；其中，圖2為上封隔器、下封隔器和壓裂管的安裝示意圖；所述連接軟管3連接在上封隔器和下封隔器之間，并且，連接軟管的兩端分別與上封隔器和下封隔器的腔體連通，上封隔器的進(jìn)水口與第二輸水管路5連通，第二輸水管路5通過(guò)第二高壓泵12連接到水箱10；壓裂管固定在上封隔器和下封隔器之間，在壓裂管上設(shè)置若干個(gè)排水口，并且壓裂管的進(jìn)水口與第一輸水管路4連通，第一輸水管路4通過(guò)第一高壓泵7連接到水箱10；其工作原理為：將成對(duì)設(shè)置的上下封隔器放置到井下需要測(cè)量的深度位置，通過(guò)壓裂管的支撐作用，使上下封隔器之間形成一個(gè)空間；然后，由于上封隔器和下封隔器通過(guò)軟管連通，因此，地面的第二高壓泵12從水箱10抽水，并通過(guò)第二輸水管路5同時(shí)向上下封隔器注水，使上下封隔器膨脹并與孔壁緊密接觸，從而形成封隔空間，即壓裂試驗(yàn)段6；然后，地面的高壓泵7從水箱10抽水，并通過(guò)第一輸水管路不斷向壓裂管注水，壓裂管又通過(guò)排水孔不斷向被封隔空間排水，使被封隔空間壓力不斷增大，在第一輸水管路位于地面的部分安裝壓力傳感器8，通過(guò)壓力傳感器記錄地面被安裝管路的輸水壓力值，該壓力值通過(guò)換算可以得出被封隔空間壓力值，因此，通過(guò)分析壓力傳感器采集到的壓力值隨時(shí)間的變化關(guān)系，得到壓力記錄曲線(xiàn)，通過(guò)對(duì)壓力記錄曲線(xiàn)進(jìn)行分析，可得到特征壓力參數(shù)，再根據(jù)相應(yīng)的理論計(jì)算公式，就可得到測(cè)點(diǎn)處的最大和最小水平主應(yīng)力的量值以及巖石的抗拉強(qiáng)度等巖石力學(xué)參數(shù)。

上述測(cè)量系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題為：壓力傳感器采集到的為地面管路的輸水壓力值，而由于管道參數(shù)、流量曲線(xiàn)和測(cè)點(diǎn)深度等參量的影響，使壓力傳感器采集到壓力值會(huì)偏離井下巖壁裂縫處承載的水壓，由此，簡(jiǎn)單的將壓力傳感器采集到壓力值近似按井下巖壁裂縫處承載的水壓處理，會(huì)降低地應(yīng)力測(cè)量結(jié)果的精度。

為解決上述問(wèn)題，可以對(duì)壓力傳感器采集到的壓力值進(jìn)行修正，然而，在實(shí)際操作中，管道參數(shù)和流量曲線(xiàn)的獲得依賴(lài)于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件，部分參數(shù)需要依靠猜想或者經(jīng)驗(yàn)值獲得，因此，難以對(duì)壓力傳感器采集到的壓力值進(jìn)行精確修正，仍然會(huì)給最后的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果帶來(lái)很大的誤差。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力的井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備及采集系統(tǒng)，可有效解決上述問(wèn)題。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型提供一種水壓致裂法測(cè)量地應(yīng)力的井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備，所述井下數(shù)據(jù)采集設(shè)備(100)包括：上殼體(101)、下殼體(102)、壓力采集傳感器(103)和電路板(104)；

其中，所述上殼體(101)和所述下殼體(102)的相交邊緣處為密封連接；所述上殼體(101)具有第一腔體(106)，并且，所述上殼體(101)的殼壁開(kāi)設(shè)有與所述第一腔體(106)連通的若干個(gè)排水孔(105)，注入到所述第一腔體(106)的高壓水通過(guò)所述排水孔(105)排放到壓裂試驗(yàn)段中；

所述下殼體(102)具有密封的第二腔體(107)，所述壓力采集傳感器(103)和所述電路板(104)均固定在所述第二腔體(107)中；

此外，所述第一腔體(106)和所述第二腔體(107)之間設(shè)置有通孔，通過(guò)所述通孔，連通所述第一腔體(106)和所述第二腔體(107)；所述壓力采集傳感器(103)的探頭與所述通孔密封連接，并且，所述探頭位于所述上殼體(101)的第一腔體(106)的底部，使所述探頭直接采集注入到所述第一腔體(106)的水的壓力值。

優(yōu)選的，所述上殼體(101)和所述下殼體(102)通過(guò)螺紋連接方式密封連接。

優(yōu)選的，所述通孔具有內(nèi)螺紋；所述壓力采集傳感器(103)的探頭設(shè)置有與所述內(nèi)螺絲適配的外螺紋；所述壓力采集傳感器(103)的探頭通過(guò)螺紋連接方式與所述通孔密封連接。