[发明专利]水压致裂法应力测量装置

说明书

本发明提供了一种水压致裂法应力测量装置，属于岩体应力测量设备领域，包括上封隔器、下封隔器、压裂管及水流通阀；水流通阀包括阀体及中心杆；阀体上设有阶梯型内腔及通道；内腔包括第一腔室及第二腔室；中心杆上设有盲孔及第一出水孔，中心杆上部伸出第一腔室，且顶端与钻杆连接，中心杆的下部位于第二腔室；上封隔器设有上连接管；下封隔器设有下连接管；压裂管的顶端、底端分别与上连接管、下连接管连接；压裂管上设有第二出水孔；上封隔器与下封隔器之间连接有软管。本发明提供的水压致裂法应力测量装置，利用钻杆及水流通阀分别向封隔器及压裂管加压，不需要在钻孔内设置高压胶管，减少了下井操作步骤，实现了单回路供压。

技术领域

本发明属于岩体应力测量设备技术领域，更具体地说，是涉及一种水压致裂法应力测量装置。

背景技术

地应力是存在于地壳岩体中的初始应力，也是固体地球的重要物理属性参数之一。地应力是引起岩体变形、失稳和破坏的根源力量，也是影响石油、页岩气、干热岩等深部能源开采的重要参数。因而开展地应力的测量工作在地震机理研究、能源开采、矿山隧道设计、大型水坝坝基建设等方面具有重要的科学和实用意义。

水压致裂法是国际岩石力学学会颁布的测定岩体应力的主要测量方法，其原理是利用一对可膨胀的橡胶封隔器，在预定的测试深度封隔一段钻孔岩体，然后泵入液体对该段钻孔施压，直至岩体产生破裂，根据压裂过程曲线的压力特征值与压裂缝方向，确定地应力量值、方向及其沿深度的变化规律。

现有的水压致裂法应力测量装置一般采用双回路供压，一路由地面高压泵通过高压胶管对封隔器进行加压，另一路由地面高压泵由钻杆经压裂管对压裂段进行加压，从而实现水压致裂法应力测量全过程。该方法可以同时监测实验过程中封隔器和压裂段压力的变化，但在井下设备下井过程操作繁琐，对小孔径钻孔而言，由于高压胶管和钻杆的外形尺寸之和已经超过了钻孔直径，该方法并不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水压致裂法应力测量装置，以解决现有技术中存在的双回路应力测量装置下井过程操作繁琐及不适用小径钻孔应力测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种水压致裂法应力测量装置，包括间隔设置的上封隔器、下封隔器，以及连接所述上封隔器与所述下封隔器的压裂管，其特征在于：还包括水流通阀，所述水流通阀连接于所述上封隔器的顶部，所述水流通阀用于向所述上封隔器或所述压裂管供水；

所述水流通阀包括阀体及位于所述阀体内可相对于所述阀体移动的中心杆；所述阀体上沿轴向设有阶梯型内腔；所述阀体上还设有与所述上封隔器内腔连通的通道；所述阶梯型内腔包括第一腔室及位于所述第一腔室下方的第二腔室；所述第一腔室的内径小于所述第二腔室的内径；所述第一腔室与所述通道连通；

所述中心杆的外径与所述第一腔室的内径相等；所述中心杆上沿轴向设有盲孔，所述中心杆的上部伸出所述阀体，所述中心杆的顶端与钻杆连接，所述盲孔与钻杆内腔连通；所述中心杆的下部位于所述第二腔室，所述中心杆的侧壁上设有与所述通道或所述第二腔室连通的第一出水孔；

所述上封隔器设有沿轴向贯通的上连接管；所述上连接管的顶端位于所述第二腔室；所述下封隔器设有沿轴向贯通的下连接管；所述压裂管的顶端、底端分别与所述上连接管、所述下连接管连接；所述压裂管上设有第二出水孔；所述上封隔器与所述下封隔器之间连接有软管；所述软管分别与所述上封隔器的内腔、所述下封隔器的内腔连通。

进一步地，压裂管包括第一压裂管及套装于所述第一压裂管内的第二压裂管，所述第一压裂管与所述第二压裂管的固定位置可调。

进一步地，所述第一压裂管的外壁上固定有压力传感器。

进一步地，所述第一压裂管上套设有出水接头；所述第二出水孔位于所述第一压裂管上；所述第二出水孔与所述出水接头连通。

进一步地，所述压裂管的两端分别经第一连接器、第二连接器与所述上连接管、所述下连接管连接。