[发明专利]一种适用于承压水地层的水压致裂地应力测量系统及方法

摘要

本发明提供一种适用于承压水地层的水压致裂地应力测量系统及方法，串联在中心钢管的隔水地层设备组和承压水地层设备组；钻孔穿过隔水地层延伸到承压水地层的待测地应力位置；在中心钢管上并且位于隔水地层的位置，安装隔水地层设备组；在中心钢管上并且位于承压水地层的位置，安装承压水地层设备组。优点：(1)本发明使用的隔水地层设备组可在隔水地层之下形成封闭空间，能够避免承压水地层孔壁超静孔隙水压力发生耗散现象，使得准确测量承压水地层中的孔隙水压力成为现实；(2)隔水地层设备组在隔水地层之下形成封闭空间后，能够避免承压水地层孔壁持续高压突水，使得测试位置的承压水地层始终处于原始天然地应力环境中，保证测量准确性。

主权项

1.一种适用于承压水地层的水压致裂地应力测量系统，其特征在于，包括中心钢管(12)，以及串联在所述中心钢管(12)的隔水地层设备组和承压水地层设备组；其中，钻孔(25)穿过隔水地层而延伸到承压水地层的待测地应力位置；所述中心钢管(12)布置于所述钻孔(25)内；在所述中心钢管(12)上并且位于所述隔水地层的位置，安装所述隔水地层设备组；在所述中心钢管(12)上并且位于所述承压水地层的位置，安装所述承压水地层设备组；所述中心钢管(12)的管内布置电缆(10)；所述隔水地层设备组包括第一电磁阀门(1)、第一高压水管(2)和第一封隔器(3)；所述第一封隔器(3)套于所述中心钢管(12)的外面；所述第一封隔器(3)位于所述隔水地层；所述中心钢管(12)的第1注水孔(12.1)与所述第一高压水管(2)的一端连通，所述第一高压水管(2)的另一端与所述第一封隔器(3)连通；在所述第1注水孔(12.1)位置安装用于控制所述第1注水孔(12.1)打开和关闭的所述第一电磁阀门(1)；所述第一电磁阀门(1)的开关控制端通过细线缆与所述中心钢管(12)的电缆(10)电性连接；所述承压水地层设备组包括第二电磁阀门(4)、第二高压水管(5)、第二封隔器(6)、第三电磁阀门(7)、第三高压水管(8)、第三封隔器(9)、第四电磁阀门(13)和压力传感器(18)；所述第二封隔器(6)和所述第三封隔器(9)上下相对套于所述中心钢管(12)的外面；并且，所述第二封隔器(6)和所述第三封隔器(9)均位于所述承压水地层；所述中心钢管(12)的第2注水孔(12.2)与所述第二高压水管(5)的一端连通，所述第二高压水管(5)的另一端与所述第二封隔器(6)连通；在所述第2注水孔(12.2)位置安装用于控制所述第2注水孔(12.2)打开和关闭的所述第二电磁阀门(4)；所述第二电磁阀门(4)的开关控制端通过细线缆与所述中心钢管(12)的电缆(10)电性连接；所述中心钢管(12)的第3注水孔(12.3)与所述第三高压水管(8)的一端连通，所述第三高压水管(8)的另一端与所述第三封隔器(9)连通；在所述第3注水孔(12.3)位置安装用于控制所述第3注水孔(12.3)打开和关闭的所述第三电磁阀门(7)；所述第三电磁阀门(7)的开关控制端通过细线缆与所述中心钢管(12)的电缆(10)电性连接；所述中心钢管(12)开设位于所述第二封隔器(6)和所述第三封隔器(9)之间的第4注水孔(12.4)；在所述第4注水孔(12.4)位置安装用于控制所述第4注水孔(12.4)开和关闭的所述第四电磁阀门(13)；所述第四电磁阀门(13)的开关控制端通过细线缆与所述中心钢管(12)的电缆(10)电性连接；所述压力传感器(18)布置于所述第二封隔器(6)和所述第三封隔器(9)之间的空间；所述压力传感器(18)的输出端通过细线缆与所述中心钢管(12)的电缆(10)电性连接；在地面布置数据采集系统(19)、高压水泵(20)、高压水管(17)、电磁阀门开关(21)、高压阀门(22)和高压回水管(23)；所述数据采集系统(19)和所述电磁阀门开关(21)均与所述中心钢管(12)的电缆(10)电性连接；所述高压水泵(20)通过所述高压水管(17)与所述中心钢管(12)的进水口连接；所述高压回水管(23)与所述中心钢管(12)的回水口连接，在所述高压回水管(23)上安装所述高压阀门(22)。