[發明專利]水壓致裂應力檢測裝置以及檢測系統

在審

• 申請號: 202010600960.7
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111677497A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 吳滿路;張重遠;張士安
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院地質力學研究所
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/06;E21B43/26
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李飛

本申請提供一種水壓致裂應力檢測裝置以及檢測系統，該檢測裝置包括本體棒以及壓裂密封構件；壓裂密封構件包括兩組密封圈組，兩組密封圈組間隔套設在本體棒外與本體棒配合形成壓裂密封部，當本體棒伸入鉆孔中時，壓裂密封部能夠與鉆孔的內壁密封配合以形成壓裂密封腔；本體棒包括高壓水通道以及用于與鉆桿連接的接頭端；高壓水通道的一端口開設在接頭端的端面上，另一端口開設在壓裂密封部內本體棒的外表面上。該檢測裝置結構簡單，檢測操作方便簡單，可有效提高測量效率。

技術領域

本申請涉及巖土工程技術領域，具體而言，涉及一種水壓致裂應力檢測裝置以及檢測系統。

背景技術

水壓致裂法是目前國際上能較好地直接進行深孔應力測量的先進方法。水壓致裂地應力測量方法就是：在選定的測量深度封隔一段鉆孔，然后通過泵入流體對該試驗段(常稱壓裂段)增壓壓裂，同時利用計算機數字采集系統記錄壓力隨時間的變化。對實測記錄曲線進行分析，得到特征壓力參數，再根據相應的理論計算公式、印模方向數據及圖像，就可得到測點處的最大和最小水平主應力的量值及方向。

現有技術中，常采用一對跨越式封隔器在選定的測量深度封隔一段鉆孔，封隔器由膠筒、端頭、中心桿組成(端頭和中心桿為金屬件)。膠筒與中心桿之間的環形腔體為封隔器的密封腔，兩個封隔器的密封腔通過跨接連接桿坐封水路(或獨立的高壓膠管)連為一體，形成完整的坐封腔體；跨接連接桿中除了有坐封水路外，還有壓裂水路，封隔器中心桿過水通道與跨接連接桿壓裂水路密封連接，與壓裂環形腔相通。測量過程中首先往跨接封隔器坐封腔體中注水增壓，雙封隔器膨脹與鉆孔內壁巖石壓緊形成中間的密閉空間，這個密閉環形空間即為壓裂腔。通過封隔器中心桿過水通道與跨接連接桿壓裂水路往壓裂腔注水增壓，即可開展水壓致裂地應力測量。

由以上內容可知，現有的跨越式封隔器結構較為復雜，體積較大，目前這種跨接式封隔器比較適合于在垂直鉆孔中進行測量，在水平鉆孔中開展水壓致裂應力測量，這種跨接式封隔器只能依靠鉆機動力進行推拉，下井安裝受到孔壁摩擦等因素影響將十分困難，再考慮到地下工程洞室中狹小空間，因此這種方式將嚴重制約水平鉆孔水壓致裂應力測量深度及測量效率。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種水壓致裂應力檢測裝置以及檢測系統，該檢測裝置結構簡單，檢測操作方便簡單，可有效提高測量效率。

本申請實施例提供了一種水壓致裂應力檢測裝置，該檢測裝置包括本體棒以及壓裂密封構件；所述壓裂密封構件包括兩組密封圈組，兩組所述密封圈組間隔套設在所述本體棒外與所述本體棒配合形成壓裂密封部，當所述本體棒伸入鉆孔中時，所述壓裂密封部能夠與所述鉆孔的內壁密封配合以形成壓裂密封腔；所述本體棒包括高壓水通道以及用于與鉆桿連接的接頭端；所述高壓水通道的一端口開設在所述接頭端的端面上，另一端口開設在所述壓裂密封部內所述本體棒的外表面上。

在上述實現過程中，該檢測裝置通過在本體棒上間隔設置兩組密封圈組以實現本體棒與鉆孔內壁之間的密封，進而在鉆孔的預定深度封隔一段鉆孔，形成壓裂密封腔。該檢測裝置還通過在本體棒上開設一個高壓通道，連通壓裂密封部與接頭端，進而實現從接頭端向壓裂密封腔內通入高壓水的目的。該檢測裝置通過設置一個本體棒，在本體棒上設置密封圈組實現封隔鉆孔，在本體棒上開設一個高壓水通道實現高壓水的通入，結構簡單，操作方便，當本體棒伸入預定深度時，自動密封形成壓裂密封腔。由于該檢測裝置的結構主體為一個本體棒，結構簡單，其尺寸設計彈性較大，當其尺寸較小時，也可滿足強度要求，可適用于地下巖體工程小口徑水平鉆孔的水壓致裂應力測量。由以上內容可知，本申請提供的水壓致裂應力檢測裝置結構簡單、穩定，操作方便，尺寸設計彈性較大，強度較高，可適用于地下巖體工程的垂直鉆孔與水平鉆孔，也可適用于實驗室巖石試件上微小鉆孔水壓致裂地應力測量，且可有效提高水平鉆孔的測量效率。

在一種可能的實現方式中，所述壓裂密封構件的個數為多個，多個所述壓裂密封構件由內向外依次嵌套設置以形成由內向外依次嵌套的多個所述壓裂密封部。