一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统及方法，包括加卸压泄水装置、钻孔、印模器、钻杆、钻杆提升单元和加压供水单元；所述加卸压泄水装置的下方与所述印模器连接；所述加卸压泄水装置的上方与所述钻杆连接；所述加卸压泄水装置具有两种状态，分别为：过水保压状态和卸压泄水状态。本发明专利技术在钻杆和印模器之间增加设置一个加卸压泄水装置，该加卸压泄水装置可与地面钻机及提升下放设备、高压泵及管路配合，完成对印模器的加压拓印定向、卸压收缩、泄水提升等步骤工作，避免了印模器卸压收缩效果差、泄水环节缺失造成的设备提升困难等问题，提高了印模测试工作效率和印模清晰度。印模清晰度。印模清晰度。

【技术实现步骤摘要】
一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统及方法


[0001]本专利技术属于水电、水利、交通、矿山等工程地质现场原位测量
，具体涉及一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统及方法。

技术介绍

[0002]水压致裂法地应力测试是在钻孔内用高压管路通过止水组件一般是一对橡胶栓塞，打压使栓塞膨胀，隔离需要进行测试的钻孔岩体，然后向隔离的测试岩体内注入高压水流，压裂测段岩体，记录测试过程中的压力变化，根据关键压力节点，可以计算出地应力数值大小；其方向与压裂的测段岩体裂缝方向一致，可以通过印模器将测段岩体裂缝方向拓印在印模器上并根据拓印时电子罗盘测量的方向，得到地应力的方向。
[0003]传统的印模器定向测试工作，一般是完成拓印后，在地面将压力卸掉，等印模器通过自身的收缩力，恢复至正常尺寸，再从钻孔提出到地表；当遇到钻孔内水位较深或者无水时候，与印模器连接的钻杆内的水无法泄出会产生一个水柱压力，导致印模器无法恢复至正常尺寸，提升时候处于膨胀状态，不断与钻孔壁摩擦，导致印模测试效果差或者失败。

技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统，其特征在于，包括加卸压泄水装置（1）、钻孔（2）、印模器（3）、钻杆（4）、钻杆提升单元和加压供水单元；所述加卸压泄水装置（1）的下方与所述印模器（3）连接；所述加卸压泄水装置（1）的上方与所述钻杆（4）连接；所述钻杆（4）、所述加卸压泄水装置（1）和所述印模器（3）组装后形成的整体置于所述钻孔（2）内；所述钻杆提升单元和所述加压供水单元均与所述钻杆（4）连接；所述加卸压泄水装置（1）具有两种状态，分别为：过水保压状态和卸压泄水状态；在过水保压状态时，所述加压供水单元输送的高压水，依次通过所述钻杆（4）和所述加卸压泄水装置（1）后，流入到所述印模器（3）的内部，使所述印模器（3）加压至预定压力，并保持该预定压力；在卸压泄水状态时，所述钻杆（4）内的水和所述印模器（3）内的水，均通过所述加卸压泄水装置（1）泄出，同时，所述印模器（3）通过所述加卸压泄水装置（1）实现自然泄压。2.根据权利要求1所述的水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统，其特征在于，所述钻杆提升单元包括钻机（7）、塔架（8）、钢丝绳（9）和提升器（10）；所述钻机（7）的输出端与所述钢丝绳（9）的一端连接；所述钢丝绳（9）的另一端安装所述提升器（10），所述提升器（10）用于与所述钻杆（4）的顶端连接；其中，所述钢丝绳（9）绕过位于所述塔架（8）顶部的滑轮。3.根据权利要求1所述的水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统，其特征在于，所述加压供水单元包括高压泵（13）、水箱（14）、流量计（15）、压力表（16）、压力计（17）和高压管路（18）；所述高压泵（13）的输入端与所述水箱（14）连接；所述高压泵（13）的输出端通过所述高压管路（18）与所述钻杆（4）连接；所述高压管路（18）中安装所述流量计（15）、所述压力表（16）和所述压力计（17）。4.根据权利要求3所述的水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统，其特征在于，还包括笔记本电脑（12）和数据传输线（11）；所述笔记本电脑（12）通过所述数据传输线（11），分别与所述流量计（15）、所述压力表（16）和所述压力计（17）连接。5.根据权利要求1所述的水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统，其特征在于，所述钻杆（4）的顶端安装有钻杆锁接手（6）。6.根据权利要求1所述的水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统，其特征在于，所述加卸压泄水装置（1）包括提拉杆（110）、上套筒（120）、大压缩弹簧（130）、活塞芯轴（140）、中间连接件（150）和下部连接件（160）；所述上套筒（120）的顶部开设上套筒顶孔（121）；所述上套筒（120）的侧壁开设水平泄水孔（122）；所述提拉杆（110）的中心开设轴向孔（111）；所述提拉杆（110）的顶部与所述钻杆（4）连接固定，并且，所述轴向孔（111）与所述钻杆（4）的中心孔连通；所述提拉杆（110）的左右两侧各设置有单向阻挡阀；所述提拉杆（110）的顶部位于所述上套筒（120）的上方；所述提拉杆（110）的中部和底部穿过所述上套筒顶孔（121），而延伸到所述上套筒（120）的腔体内；所述提拉杆（110）的中部具有中部环形限位台阶（113），所述中部环形限位台阶（113）位于所述上套筒（120）的腔体内，对所述提拉杆（110）上移位置进行限位；所述提拉杆（110）的底端具有底部环形支撑台阶（114），所述底部环形支撑台阶（114）
与所述上套筒（120）的腔体密封滑动连接；在所述底部环形支撑台阶（114）的上方，且在所述上套筒（120）的腔体内设置所述大压缩弹簧（130）；所述大压缩弹簧（130）处于自然伸展状态时，推动所述提拉杆（110）的所述底部环形支撑台阶（114）滑动到所述水平泄水孔（122）的下方，同时，使所述单向阻挡阀位于所述上套筒（120）的腔体内；当所述提拉杆（110）在外力作用上克服所述大压缩弹簧（130）的力向上移动时，当所述单向阻挡阀运动到所述上套筒（120）的上方时，所述单向阻挡阀转变为打开状态，与所述底部环形支撑台阶（114）一起使所述大压缩弹簧（130）处于压缩抑制状态，此时，所述提拉杆（110）的所述底部环形支撑台阶（114）位于所述水平泄水孔（122）的上方，并保持所述提拉杆（110）的位置不变；所述提拉杆（110）的底部螺纹安装所述活塞芯轴（140），所述活塞芯轴（140）的中心具有与所述轴向孔（111）连通的轴向过水孔（141），所述活塞芯轴（140）的中部设置与所述轴向过水孔（141）连通的径...

【专利技术属性】
技术研发人员：白金朋，王庆恩，李院忠，董延安，李红利，赵晓阳，甘俊，王铭浩，段盛奇，王瑞璞，
申请(专利权)人：中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：