[发明专利]水压致裂原地应力测量的印模测试新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种地质钻探测试方法，具体涉及一种水压致裂原地应力测量的印模测试新方法。

背景技术

水压致裂原地应力测量过程中，在试验段压裂测量之后即可进行裂缝方位的测定，以确定最大水平主压应力的方向，最常用的方法是定向印模法。定向印模测量系统由自动定向仪和印模器组成。印模器表层覆盖有一层半硫化橡胶，通过压力使得印模器膨胀，印模器表层的半硫化橡胶可以完全拓下试验段内的孔壁岩体破裂变形的信息，而自动定向仪可以确定实验期间印模器基线的方位角，通过计算水压致裂裂缝与印模器基线之间的角度即可求得最大水平主应力方向，因为依据水压致裂测量理论，裂缝方位即为最大水平主应力方向。现有的井下测试设备主要包括三个部分，转换连接接头、一个印模器和罗盘定向装置。

过去在开展水压致裂印模测试过程中，每次通过钻杆将印模设备运移到指定测试段上时，只能测试一个应力方向数据，非常费时。举例来说，对于一个深度为300m和500m的测试深度，需要将设备从孔口运移到测试段两次，所需的时间为：下钻时间+提钻时间+压裂段加压保压时间+地表设备准备时间+后期数据采集时间。那么以上例中300m测段所需的测试时间为：0.5h+0.5h+1.0h+0.15h+0.15h=2.3h；500m测段所需的测试时间为：0.75h+1.0h+1.0h+0.15h+0.15h=3.05h。通过这个例子，我们可以看出，由于下钻和提钻消耗了较多的时间，而且下钻和提钻需要钻机的配合和钻井工人的配合，耗费了大量的时间和人力物力，降低了测试的效率；如果我们能够在下钻和提钻过程中节省出时间，就可以极大地节约时间、人力和物力投入，进而产生明显的经济效益，提高钻探测试的效率，降低测试成本。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种水压致裂原地应力测量的印模测试新方法，该印模测试新方法能够在下钻和提钻过程中节省时间，能够极大地节约时间、人力和物力投入，进而产生明显的经济效益，提高钻探测试的效率，降低测试成本。

为解决上述问题，本发明采用技术方案为：

一种水压致裂原地应力测量的印模测试新方法，印模测试新方法基于印模测试设备进行测量，印模测试设备包括位于同一条竖向直线上的第一印模器和第二印模器，中心管位于第一印模器和第二印模器的轴线上，中心管的下端位于第二印模器的内部；中心管的上端伸出第一印模器上端与高压流体转换阀的第二出水口连接，高压流体转换阀的第一出水口通过管路通入第一印模器的橡胶筒内；位于第一印模器内的中心管完全密封，中心管的下端与第二印模器的橡胶筒连通，高压流体转换阀的第一出水口与第一印模器的橡胶筒连通，高压流体转换阀的第二出水口与第二印模器的橡胶筒连通；第二印模器的下端设有用于测量印模器基线磁北方向的电子罗盘定向装置；高压流体转换阀连接于钻杆的下端，高压流体转换阀的入水口与钻杆内的高压水管连接；高压水管与地面的高压水泵连接；

地面高压水管上设有用于测量水压的压力表；高压流体转换阀设有滑动腔和滑动腔内上下运动的阀塞，阀塞内设有竖向的高压水道，阀塞上端的高压水道伸出滑动腔与钻杆下端的高压水管连接，高压水道在阀塞的中下部连通至阀塞侧壁的塞孔；滑动腔的下部设有直径大于阀塞直径的注水腔，滑动腔的中部侧壁上设有与塞孔配合的第一出水口，注水腔的下端设有第二出水口；阀塞位于滑动腔的上部时，塞孔与第一出水口连通，阀塞位于滑动腔的下部时，塞孔通过注水腔与第二出水口连通，这样，通过控制阀塞在滑动腔内的位置可以调控高压水管对第一印模器和第二印模器的加压操作，从而完成两个印模器的两次相对独立的印模作业，从而在一次下钻和提钻作业过程中完成两次印模作业，节省了下钻与提钻时间，提高了测试效率，降低了测试成本，节约了大量的人力与物力。

本发明为了较好的实现利用印模测试设备完成高效的印模作业，从而提高测试效率，降低测试作业成本，较佳的技术方案有，印模测试新方法包括以下步骤：

第一步：地表设备的准备与安装；安装地表设备，做好下钻与印模准备；

第二步：印模测试设备的钻孔内安装；组装好印模测试设备以准备进行印模作业；

第三步：整体设备的加压保压测试；对地面设备和印模测试设备进行加压保压测试，以确保设备的保压性能，提高印模作业的质量；

第四步：操控印模测试设备进行印模作业；在一次下钻和提钻过程中完成两次印模作业，降低测试成本，提高测试效率；

第五步：地表数据采集及数据分析；根据电子罗盘定向装置信息、基线和印模器上的印痕计算出最大水平主压应力方向。