极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆制造技术

本发明专利技术公开了一种极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，包括高压回路、公接头、加强筋、母接头和套筒；高压回路由一根压裂段加压回路、一根封隔器加压回路和一根强度加强杆组成，其耐压值大于40MPa；公接头牢固焊接在高压回路上端，公接头上有连接用外螺纹，通过公接头可与地表高压流体控制系统连接，也可与下一根双回路安装杆的母接头及套筒连接；套筒套在母接头上，且后部内侧有连接内螺纹；母接头的接口可与跨接式封隔器或下一根双回路安装杆的公接头连接，通过套筒将其牢牢固定。本发明专利技术的有益效果是：采用一体化结构设计，最大直径不大于30mm，组装便捷，通过加压回路、公接头、加强筋、套筒和母接头实现了小直径钻孔内水压致裂原地应力测量。

【技术实现步骤摘要】
极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆
本专利技术涉及一种小直径岩体测试工具，具体地说，涉及一种极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆。
技术介绍
Hubbert和Willis于1957年提出井孔液体压裂所产生的裂缝与岩体中所赋存的应力状态密切相关，并指出岩体压力并非处于静水压力状态。Kehle（1964）首次对封隔器隔离的实验段的井孔周边的应力分布进行了简单分析，并指出封隔器的影响使孔壁周边形成剪应力区。Fairhurst（1964）是第一位提出利用水压致裂技术来测量原地应力的科学家，并指出了水压致裂技术的诸多优点。Haimson和Fairhurst（1967）指出井壁上产生的裂缝与以下三个因素有关，①地壳应力，②水压致裂的液体压力与孔隙水压力之间的差应力；③岩体渗透的径向流量，这些理论分析奠定了经典水压致裂测试技术的理论基础。Haimson（1968）在其博士论文中对水压致裂原地应力测试技术从实验和理论两个方面进行了全面分析和完善。以上这些重要工作为将水压致裂原地应力测试技术应用于工程实践奠定了理论和实验基础。真正意义的应力测量工程实践是由VonSchonfeldt和Fairhurst（1970）领导的研究组在明尼苏达州的一个地下花岗岩岩体中展开的；随后，在Rangely油田也开展了类似的应力测量和研究工作（Haimson，1973；Raleigh等，1976）。从此，水压致裂应力测量正式进入工程实践领域。1987年和2003年，国际岩石力学学会（ISRM）都把水压致裂原地应力测量方法作为一种主要的应力估算方法来推荐，也奠定了水压致裂原地应力测量技术的重要地位。中国的地应力测量工作稍迟于国外，五十年代末，李四光和陈宗基教授分别指导地质力学所和三峡岩基专题研究组开始的。1980年10月，由李方全教授领导的研究组在河北易县首次成功地进行了水压致裂法地应力测量（李方全，1980），随后中国地震局地壳应力研究所研制成功轻便型水压致裂测量设备（李方全，1981；丁健民，1990；安其美，1996；郭啟良，1999）。水压致裂测试技术在中国的各行各业得到广泛的应用推广。到目前为止，中国国内使用的主要的水压致裂测试方法均遵守国际岩石力学学会所推荐的方法。关于水压致裂原地应力测量的设备目前主要分为五大类：（1）重型缆线式水压致裂原地应力测量设备，以瑞士MESY-SOLEXPERTS设备为代表；（2）轻便缆线型水压致裂原地应力测量设备，主要以日本OYO公司和澳大利亚的CSIRO组织制造的浅孔测试设备为代表；（3）综合水压致裂测试设备，以法国Cornet教授和美国Thiercelin教授制作的将水压致裂测试与其它物探录井设备结合到一起的新型水压致裂测试设备为代表；（4）BABHY测试设备，以日本东北大学Ito教授制造的为代表；（5）钻杆式水压致裂设备，以中国地震局地壳应力研究所研发制造的为代表。所有的这些设备中，最小的设备直径为CSIRO组织制造的轻便型水压致裂原地应力测量设备，设备直径为Ф36mm，其次为Ito教授制造的BABHY测试设备，测试钻孔直径为Ф48mm。在国内广泛使用的测量系统由六个部分组成，压力流体控制系统、高压水泵、动力系统、数据记录系统、跨接式封隔器和高压流体输送系统。这种测量系统又分为两类，一种是针对100m的浅孔，可以使用钻杆和耐高压软管分别向封隔器和压裂段供水实现压裂。另外一种设备是针对100m以上的深孔测量，利用一个转换阀将压力液体分别供给压裂段和封隔器，测试系统图如图1和2所示。其中：20、30：钻架，21：高压软管，22、32：钻杆连通测试段，23、33：适配器，24、34：测试段，25、35：封隔器，26、36：压力传感器。通过前面的分析可知，目前国内外还没有直径小于30mm的水压致裂地应力测试系统。但是小直径的水压致裂原地应力测试系统具有设备轻便，对测试加压设备要求低的特点，可以使用高输出压力且低流量的手动加压系统或者两相电的高压油泵加压。与此同时，小直径测试设备对完整岩体的要求低，对于大口径的钻孔来说，按照国际岩石力学学会测试段长度应为钻孔直径的6~7倍，那么对于国内常规的76mm或者94mm地质勘探钻孔而言，加上封隔器长度1.0m左右，那么对钻孔完整岩体的长度至少为245.6cm~256.4cm，但是对于一个直径为48mm的钻孔而言，只需要大约99.2cm长的完整岩体长度，仅为原来的不到40%，在相同的工况条件下，就可以使得测试数据量多出一倍多。与此同时，钻孔钻造费用会随着钻孔孔径的变小而降低，这就大大降低了原地应力的测试费用，小直径钻孔的测试时间也会随之缩短，进而使得测试费用大大降低。因此，小直径原地应力测试设备的研发，对于推动水压致裂原地应力测量和促进原有技术升级革新具有重要的社会意义和经济意义。对于小直径水压致裂测试系统，由于常规水压致裂原地应力测试所使用的钻杆、高压胶管等器材直径过大，无法采用原有的技术途径来将井下测试设备安设到预定位置，同时实现分别对封隔器和压裂段提供高压液体。本专利技术参考既有技术路线，采用一体化双回路结构，通过安装杆的两根耐高压不锈钢管分别给压裂段和封隔器密封段提供高压液体，完成设计并制造小直径水压致裂测试装置的专用双回路安装杆。
技术实现思路
本专利技术正是为了解决上述技术问题而设计的一种极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，包括高压回路、公接头、加强筋、母接头和套筒；高压回路由一根压裂段加压回路、一根封隔器加压回路和一根强度加强杆组成，其耐压值大于40MPa；公接头中间有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，公接头牢固焊接在高压回路和强度加强杆上端，公接头上有连接用外螺纹，通过公接头可与地表高压流体控制系统连接，也可与下一根双回路安装杆的母接头及套筒连接；加强筋中间有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，高压回路和强度加强杆从中间穿过并与加强筋牢固焊接；母接头固定在高压回路和强度加强杆未端，母接头左侧有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，高压回路和强度加强杆从中间穿过并与母接头牢固焊接；套筒套在母接头上，且后部内侧有连接内螺纹；母接头的接口可与跨接式封隔器或下一根双回路安装杆的公接头连接，通过套筒将其牢牢固定。所述极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，其压裂段加压回路、封隔器加压回路和强度加强杆均采用耐高压不锈钢管制作，压裂段加压回路和封隔器加压回路用于传输高压液体，强度加强杆用于双回路安装杆的强度加强，其直径均为Φ5-7mm，厚度均为1.2-1.6mm。所述极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，其压裂段加压回路5、封隔器加压回路和强度加强杆，其直径均为Φ6mm，厚度均为1.5mm。所述极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，其母接头左侧对应压裂段加压回路和封隔器加压回路的两个孔的底部有O型橡胶密封圈，提高密封效果。所述极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，其套筒表面滚十字花，以增加其摩擦力，其直径不大于30mm。所述极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，共有两个加强筋，间隔均匀的分布在高压回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，包括高压回路、公接头(1)、加强筋(2)、母接头(3)和套筒(4)；其特征在于：高压回路由一根压裂段加压回路(5)、一根封隔器加压回路(6)和一根强度加强杆(13)组成，其耐压值大于40MPa；公接头(1)中间有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，公接头(1)牢固焊接在高压回路和强度加强杆上端，公接头(1)上有连接用外螺纹(11)，通过公接头(1)可与地表高压流体控制系统连接，也可与下一根双回路安装杆的母接头(3)及套筒（4）连接；加强筋(2)中间有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，高压回路和强度加强杆(13)从中间穿过并与加强筋(2)牢固焊接；母接头(3)固定在高压回路和强度加强杆(13)未端，母接头(3)左侧有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，高压回路和强度加强杆(13)从中间穿过并与母接头(3)牢固焊接；套筒(4)套在母接头(3)上，且后部内侧有连接内螺纹(12)；母接头(3)的接口(7)可与跨接式封隔器或下一根双回路安装杆的公接头(1)连接，通过套筒(4)将其牢牢固定。...

【技术特征摘要】
1.一种极小直径岩体水压致裂测试双回路安装杆，包括高压回路、公接头(1)、加强筋(2)、母接头(3)和套筒(4)；其特征在于：高压回路由一根压裂段加压回路(5)、一根封隔器加压回路(6)和一根强度加强杆(13)组成，其耐压值大于40MPa；公接头(1)中间有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，公接头(1)牢固焊接在高压回路和强度加强杆上端，公接头(1)上有连接用外螺纹(11)，通过公接头(1)可与地表高压流体控制系统连接，也可与下一根双回路安装杆的母接头(3)及套筒（4）连接；加强筋(2)中间有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，高压回路和强度加强杆(13)从中间穿过并与加强筋(2)牢固焊接；母接头(3)固定在高压回路和强度加强杆(13)未端，母接头(3)左侧有三个孔，分别是压裂段加压回路、封隔器加压回路通道和强度加强杆孔，高压回路和强度加强杆(13)从中间穿过并与母接头(3)牢固焊接；套筒(4)套在母接头(3)上，且后部内侧有连接内螺纹(12)；母接头(3)的接口(7)可与跨接式封隔器或下一根双回路安装杆的公接头(1)连接，通过套筒(4)将其牢牢固定。2.根据权利要求1所述的极小直径岩体水压致裂测...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成虎，刘一民，杨树新，高桂云，周昊，魏学勇，
申请(专利权)人：中国地震局地壳应力研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11