[發明專利]地應力測試組件及使用方法

在審

• 申請號: 202010624388.8
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111827987A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 王超;王益騰;王川嬰;韓增強;董志紅;魏幸雅;胡勝
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B25/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴超

1.地應力測試組件，其特征在于，包括導向孔成孔鉆具(10)、測量孔成孔鉆具(20)、應力解除孔成孔鉆具(30)和尾部連接組件(40)；

所述導向孔成孔鉆具(10)包括第一轉換頭(11)和夾持在第一轉換頭(11)上的導向孔鉆頭(12)；所述測量孔成孔鉆具(20)包括第二轉換頭(21)和夾持在第二轉換頭(21)上的測量孔鉆頭(22)，所述應力解除孔成孔鉆具(30)包括第三轉換頭(31)和夾持在第三轉換頭(31)上的應力解除孔鉆頭(32)；

所述第一轉換頭(11)、第二轉換頭(21)和第三轉換頭(31)分別可與所述尾部連接組件(40)可拆卸連接。

2.根據權利要求1所述的地應力測試組件，其特征在于，所述尾部連接組件(40)包括推力球軸承(41)、內管體(42)和外管體(43)，所述推力球軸承(41)與所述內管體(42)連接且所述推力球軸承(41)與所述內管體(42)均設置于所述外管體(43)內；所述外管體(43)分別可與所述第一轉換頭(11)、第二轉換頭(21)和第三轉換頭(31)可拆卸的連接。

3.根據權利要求1或2所述的地應力測試組件，其特征在于，所述導向孔鉆頭(12)包括豎直唇面和傾斜唇面，所述傾斜唇面相對于豎直唇面的傾斜角度為A°，其中30°≤A°≤60°。

4.根據權利要求1或2所述的地應力測試組件，其特征在于，所述測量孔成孔鉆具(20)還包括撈砂管體(23)，所述撈砂管體(23)為中空結構且一端為開口端；所述撈砂管體(23)與所述外管體(43)可拆卸連接且所述開口端設在撈砂管體(23)上遠離所述外管體(43)的一端。

5.根據權利要求3所述的地應力測試組件，其特征在于，所述第一轉換頭(11)與所述所述第二轉換頭(21)均設有向外突出呈錐體結構的夾爪部，所述夾爪部的母線與其軸線成角為B°，其中B°與所述A°互余。

6.根據權利要求1所述的地應力測試組件，其特征在于，所述測量孔鉆頭(22)的唇面上設有多組外凸的且呈環形結構的鉆齒(221)。

7.根據權利要求1所述的地應力測試組件，其特征在于，所述測量孔鉆頭(22)的外圓壁面與唇面形成夾角C°，其中70°≤C°≤85°。

8.根據權利要求1所述的地應力測試組件，其特征在于，所述第三轉換頭(31)與所述應力解除孔鉆頭(32)為一體成型結構。

9.根據權利要求1所述的地應力測試組件，其特征在于，所述地應力測試組件還包括孔壁位移測量裝置(50)，所述孔壁位移測量裝置(50)的外圓直徑小于所述內管體(42)的直徑，以使所述孔壁位移測量裝置(50)放置于所述內管體(42)內。

10.一種地應力測試組件的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1:導向孔成孔鉆具(10)鉆進待測試點，導向孔鉆頭(12)打磨導向孔形成錐形的孔底；

S2：回收導向孔成孔鉆具(10)換上測量孔成孔鉆具(20)，測量孔鉆頭(22)沿著導向孔鉆進，測量孔鉆頭(22)切割孔底巖石形成的巖粉隨著鉆井液循環會流入撈砂管體(23)內，工程技術人員根據巖粉判斷地應力測點處的巖性；

S3：回收測量孔成孔鉆具(20)并換上應力解除鉆具(30)進行鉆進取心，鉆進過程中環形巖心會通過卡簧(33)進入到內管體(42)內，并將其限制在內管體(42)內；工程技術人員取出內管體(42)內的環形巖心，測量環形巖心內直徑，并判斷巖心直徑是否滿足技術要求；

如滿足技術要求，則不改變測量孔鉆頭(22)的規格，繼續進行S4；

如不滿足技術要求，重新重復S1到S3，并在S2中更換測量孔鉆頭22重新鉆取測量孔，直至測量孔滿足要求后再進行S4；

S4：重復進行S1和S2，并在測量孔完成后將孔壁位移測量裝置(50)放置到測量孔內，使孔壁位移測量裝置(50)上的觸針部件與測量孔的內壁相接觸；

S5：應力解除鉆具(30)再一次鉆進取心，鉆進過程中環形巖心包裹著孔壁位移測量裝置(50)通過卡簧(33)進入到內管體(42)內，并將其限制在內管體(42)內，此時孔壁位移測量裝置(50)中觸針部件(52)和電子設備實時監測記錄在此過程中巖心的變形情況；

S6：鉆進結束后將應力解除鉆具(30)連同內管體(42)內的環形巖心和孔壁位移測量裝置(50)提出，工程技術人員取出內管體(42)內的環形巖心并觀察巖心是否完整，當巖心完整時整個現場測試工作結束；當巖心不完整時重復S4-S6直至取出完整巖心。