[发明专利]一种利用随钻监测技术测试岩体强度的方法与装置

摘要

本发明提供了一种利用随钻监测技术测试岩体强度的方法与装置，该方法包括：1.在牙轮钻机上安装各种测量设备；2.调平牙轮钻机；3.在实验场开展钻进实验，获得不同岩性下钻杆各参数之间的对应关系；4.开展室内岩石力学实验获得不同深度处岩体的强度参数；5.建立岩体强度参数与钻杆之间的函数关系；6.根根强度参数，得到可根据钻机工作参数计算施钻位置岩体强度的计算公式；7.在测试区开展随钻测试，利用上述计算公式快速获取不同钻进深度下的岩体强度参数。本发明通过研究钻杆轴压、钻杆扭矩、转速、钻进速度和岩体强度的定量关系，可以实现在钻进过程中快速准确的获取岩体强度的目的。与传统方法相比，此方法简单易行。

主权项

1.一种利用随钻监测技术测试岩体强度的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤100，在牙轮钻机上安装钻杆进尺实时测量装置，钻杆轴压实时测量装置，钻杆扭矩实时测量装置及钻杆转速实时测量装置；步骤200，选定钻孔位置，调平牙轮钻机，同时开启无线接收装置记录钻进过程中的各个参量；步骤300，在实验场开展钻进实验，获得不同岩性下钻杆轴压、钻杆转速与进尺速度及钻杆扭矩的对应关系；步骤400，对钻孔附近一定范围内不同深度处的岩石进行取样，开展室内岩石力学实验，以获得不同深度处岩体的强度参数；步骤500，借助理论分析，建立岩体强度参数与钻杆轴压、钻杆转速、进尺速度、钻杆扭矩之间的函数关系，该函数关系中包含钻头形状这一待定系数；所述理论分析具体为：步骤501，牙轮钻头单齿压入岩体中的应力状态采用半无限空间受法向集中力作用问题的布西内斯科解，引入Drucker‑Prager塑性准则，建立压力、粘聚力、内摩擦角和单齿破岩体积之间的函数关系；步骤502，根据钻杆转动一周单齿破岩体积的累积值，和通过进尺计算的破岩总体积相等的原则，先建立单齿破岩体积和牙轮钻宏观工作参数之间的关系，再进一步建立岩体强度和牙轮钻宏观工作参数之间的函数关系；步骤600，根据步骤300获得的对应关系及步骤400获得的强度参数，求解步骤500中所述的待定系数，得到可根据钻机工作参数计算施钻位置岩体强度的计算公式；步骤700，在测试区开展随钻测试，根据步骤600所获得的计算公式，即可快速获取不同钻进深度下的岩体强度参数。