[发明专利]联动式水压致裂法地应力测试装置及测试方法

说明书

本发明提供一种联动式水压致裂法地应力测试装置及测试方法，包括泄压装置、与泄压装置依次连接的上封隔器和下封隔器，泄压装置包括：上阀体在测试时其与钻杆连接，上阀体包括第一壳体以及设置在第一壳体内的限位装置；基座与第一壳体弹性连接，基座还与限位装置连接；下阀体，其包括第二壳体以及可活动地设置在第二壳体在的下阀体活塞，在第二壳体内设置有第二内腔以及第三出水孔，在下阀体活塞中设置有中心流道以及与中心流道连通的第四出水孔，第二内腔还与中心管道连通，中心管道将下阀体、上封隔器和下封隔器连接，在中心管道上设置有试验段出水口。本发明在测试过程中仅通过控制钻杆的上升和下降即可快速对上下封隔器泄压。

技术领域

本发明属于岩体力学测试的技术领域，具体涉及一种联动式水压致裂法地应力测试装置及测试方法。

背景技术

常规水压致裂法地应力测试主要分为单管法和双管法。单管法通过在钻杆与双塞封隔器之间内接推拉阀来实现封隔器与测试段的压力通道切换，适用于高水位(一般水位不超过50m)深钻孔连续快速测试，操作简单。双管法通过在封隔器外接细长高压水管与钻杆形成两个压力通道，适用于浅钻孔测试，操作复杂。随着地下工程的埋深越来越大，大埋深、深水位的地质钻孔会普遍存在，一般选用单管法进行测试，但是往钻杆注水过程中钻杆内外水头差形成的压力会导致封隔器自主膨胀固定在孔壁上无法移动，因此需要配套泄压装置单独对封隔器进行泄压，而现有的泄压方法效率比较低下，需要的测试时间远超高水位钻孔。

目前，可操作性较高的泄压方式主要分为两种：第一种泄压方式在卸掉封隔器压力后不能连续测试，一个测试段完成后需要通过钻杆完全提起封隔器至地面，对泄压装置进行手动恢复，然后再次连接钻杆通过钻机卷扬吊起下放到指定位置并重新往钻杆注水，该泄压方式效率最低，大量时间与人力用在了反复起吊过程中连接、拆卸钻杆和测试前的注水阶段；第二种泄压方式通过在地面精确控制钻杆起降来微调泄压装置内活塞的行程从而使钻杆内水流入钻孔，减小钻杆内外的水头差，达到封隔器泄压的目的，泄压后可通过钻机卷扬吊起放置到下一测试位置进行连续测试，但测试前需要重新往钻杆内注水，该泄压方式相对第一种方式效率有所提高，不需要反复起吊钻杆，但其泄压过程中钻杆放水和重新测试前的注水仍要占用很长一段时间。以上两种方式虽然达到了泄压的目的，但是效率很低，且测试现场清水资源往往比较稀缺，因此为了节约时间、人力和物力投入，提高测试效率，降低测试成本，发明一种适合深钻孔低水位高效易操作的水压致裂法地应力测试装置及测试方法具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种联动式水压致裂法地应力测试装置，该测试装置仅通过控制钻杆即可调节泄压装置进行注水或者泄压，实现了深钻孔低水位测试中封隔器快速泄压、保存钻杆水头和压力通道切换的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种联动式水压致裂法地应力测试装置，所述测试装置包括泄压装置、与泄压装置通过第一管路连接的上封隔器以及与上封隔器通过第二管路连通的下封隔器，其中，所述泄压装置包括：

上阀体，在测试时其与钻杆连接，所述上阀体包括第一壳体以及限位装置，在所述第一壳体内设置有沿其轴向延伸且与钻杆连通的第一内腔、与第一内腔连通的第一出水孔和第二出水孔，在所述限位装置上设置第一通道以及第二通道，其中，第一出水孔与第二出水孔、第一通道与第二通道均互不连通，所述限位装置设置在所述第一内腔中且其可选择性地在第一内腔中移动，当所述限位装置固定在所述第一内腔中时，所述第一通道与所述第一出水孔连通，当所述限位装置在所述第一内腔中移动到极限位置时，所述第一出水孔、所述第二通道以及第二出水孔依次连通；

基座，其与第一壳体弹性连接，所述基座还与所述限位装置连接，当所述基座与所述第一壳体做互相远离的运动到极限位置时，在基座的作用下，所述限位装置在第一内腔中移动；在所述基座内还设置第三通道，所述第三通道的一端通过第三管路与第一出水孔连接；