[發(fā)明專利]一種水平應(yīng)力測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710047302.8
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106768580B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫東生;陳群策;李阿偉
• 申請（專利權(quán)）人: 孫東生
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16;G01N33/24
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 呂靜

1.一種水平應(yīng)力測量方法，其特征在于，所述方法包括：

分別采集各個預(yù)設(shè)的監(jiān)測位置在多個預(yù)設(shè)時刻對應(yīng)的應(yīng)變值；

統(tǒng)計每個監(jiān)測位置對應(yīng)的應(yīng)變值在多個預(yù)設(shè)時刻出現(xiàn)的次數(shù)；

將出現(xiàn)次數(shù)最多的所述應(yīng)變值確定為所述監(jiān)測位置對應(yīng)的滯彈性恢復(fù)應(yīng)變值；

以及獲取待測量巖芯所在鉆井的鉆井參數(shù)，所述鉆井參數(shù)包括泥漿壓力、孔隙壓力和巖石力學(xué)參數(shù)；

以所述待測量巖芯的底面的中點作為原點，以過所述中點的兩條垂直線作為橫軸和縱軸，以過所述中點且垂直于所述橫軸和所述縱軸的軸線作為豎軸，建立坐標(biāo)系；

確定各個所述監(jiān)測位置與所述待測量巖芯的底面平行的切線相對于所述坐標(biāo)系的橫軸和縱軸的方向余弦；

根據(jù)所述方向余弦確定所述滯彈性恢復(fù)應(yīng)變值與所述待測量巖芯的水平應(yīng)變分量之間的比例關(guān)系；

在每個監(jiān)測位置上均設(shè)置一個應(yīng)變計，通過每個監(jiān)測位置上的應(yīng)變計確定出每個監(jiān)測位置對應(yīng)的滯彈性恢復(fù)應(yīng)變值，根據(jù)確定的所述滯彈性恢復(fù)應(yīng)變值和所述比例關(guān)系，確定所述待測量巖芯的水平應(yīng)變分量；

根據(jù)所述水平應(yīng)變分量，通過公式(1)得到未知參數(shù)λ的兩個根λ₁和λ₂，將λ₁和λ₂中較大的一個根確定為待測量巖芯的水平最大應(yīng)變值，將λ₁和λ₂中較小的一個根確定為待測量巖芯的水平最小應(yīng)變值；

(ε'_x-λ)(ε'_y-λ)-ε'_xyε'_yx＝0 (1)

其中，ε′_x為X軸方向的應(yīng)變分量，ε′_y為Y軸方向的應(yīng)變分量，ε′_xy和ε′_yx均為剪應(yīng)變，且ε′_xy和ε′_yx大小相等，但是正負號不一樣；

根據(jù)所述水平最大應(yīng)變值和所述水平最小應(yīng)變值，確定所述待測量巖芯的水平最大應(yīng)力值與水平最小應(yīng)力值的比值；

根據(jù)垂向應(yīng)力和孔隙壓力，確定待測量巖芯的水平應(yīng)力的第一范圍；

根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)、所述孔隙壓力、所述泥漿壓力和所述比值，確定待測量巖芯的水平應(yīng)力的第二范圍；

確定所述水平應(yīng)力的第一范圍與水平應(yīng)力的第二范圍的交集；

將所述交集確定為待測量巖芯的水平應(yīng)力的范圍。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鉆井參數(shù)還包括：彈性模量、泊松比和熱膨脹系數(shù)；

所述巖石力學(xué)參數(shù)包括巖石的單軸抗壓強度或巖石的單軸抗拉強度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述垂向應(yīng)力和所述孔隙壓力，確定所述待測量巖芯的水平應(yīng)力的第一范圍，包括：

根據(jù)所述垂向應(yīng)力和所述孔隙壓力，通過公式(2)、(3)和(4)確定所述水平應(yīng)力的第一范圍；

其中，在公式(2)、公式(3)和公式(4)中，S_V為所述待測量巖芯的在巖石中所處深度的垂向應(yīng)力，P_P為所述待測量巖芯的孔隙壓力，σ_Hmax為所述待測量巖芯的水平最大應(yīng)力，σ_hmin為所述待測量巖芯的水平最小應(yīng)力，μ為摩擦系數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述巖石力學(xué)參數(shù)、所述孔隙壓力、所述泥漿壓力和所述比值，確定所述待測量巖芯的水平應(yīng)力的第二范圍，包括：

根據(jù)所述巖石的單軸抗拉強度或所述巖石的單軸抗壓強度，確定所述待測量巖芯的鉆孔周向應(yīng)力的取值范圍；

根據(jù)所述鉆孔周向應(yīng)力的取值范圍和所述比值，通過公式(5)和公式(6)確定所述待測量巖芯的水平應(yīng)力的第二范圍；

其中，在公式(5)和公式(6)中，為所述鉆孔周向應(yīng)力的最小值，為所述鉆孔周向應(yīng)力的最大值，P_m為泥漿壓力，α_T為熱膨脹系數(shù)，ΔT為鉆井泥漿與鉆井的孔壁巖石的溫度差，E為彈性模量，ν為泊松比。