[发明专利]一种水致压裂应力测量与诱发裂隙动态成像集成装置

说明书

本发明提供了一种水致压裂应力测量与诱发裂隙动态成像集成装置，属于地应力测试领域。水致压裂应力测量与诱发裂隙动态成像集成装置包括压裂封隔器、超声波成像系统以及推拉阀，其中超声波成像系统设置在压裂封隔器的分流中心杆上，可以与压裂封隔器一同下井，实时孔壁成像。可以快速地对孔壁岩体进行地应力测量，水压致裂测量和诱发裂隙成像只需一次下井即可完成，大幅提高了地应力测量效率，并且由于超声波成像系统实时动态成像，成像的结果更为精确可靠。

技术领域

本发明涉及地应力测量技术领域，具体而言，涉及一种水致压裂应力测量与诱发裂隙动态成像集成装置。

背景技术

地应力是存在于地壳岩体中的初始应力，也是固体地球的重要物理属性参数之一。地应力是引起岩体变形、失稳和破坏的根源力量，也是影响石油、页岩气、干热岩等深部能源开采的重要参数。因而开展地应力的测量工作在地震机理研究、能源开采、矿山隧道设计、大型水坝坝基建设等方面具有重要的科学和实用意义。

地应力测量最主要的方法是水压致裂法。水压致裂法地应力测量是通过在钻孔中封隔一段岩石裸孔，向封隔段注入高压液体，使孔壁压裂段岩体发生破裂来确定地应力大小和方向的一种方法。该方法理论成熟、操作简便、测量深度大、成本低，目前在全世界范围内得到广泛的应用。

完整的孔壁岩体经过水力压裂后将产生两条对称的、垂直于孔轴的、呈180°平行的诱发裂隙，这一对诱发裂隙的方位角则代表了最大水平主应力的方向。获取最大水平主应力的方向是开展钻孔水压致裂法地应力测量的重要内容。现有的获取最大水平主应力方向的方法主要是印模法，即利用印模胶筒将诱发裂隙的痕迹高压印在其表面的硫化橡胶上，这种方法简单直观，但也有很多缺点，主要有：费时费力，效率低下，每次下钻仅能获取1-2个测试点的方向信息；印在印模胶筒表面的痕迹在提钻过程中很容易被孔壁磨掉；对于应力值较大的钻孔，由于诱发裂隙重新张开的应力也比较大，因此很难清晰地印上将诱发裂隙痕迹。上述几个缺点在钻孔深度较大，钻孔条件复杂的情况下对实验结果影响更加严重。。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水致压裂应力测量与诱发裂隙动态成像集成装置，其可以快速精确的用于井下原地应力状态的测量。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种水致压裂应力测量与诱发裂隙动态成像集成装置，包括：压裂封隔器，压裂封隔器包括：分流压裂体，分流压裂体包括压裂杆，压裂杆具有第一端和第二端，压裂杆具有压裂腔，压裂腔贯穿压裂杆的第一端，压裂杆具有用于导出压裂液的出水孔，压裂杆具有与压裂腔隔离的分流水道，分流水道分别贯穿第一端和第二端；上封隔器，上封隔器连接于第一端，上封隔器沿其长度方向设置有压裂水道，压裂水道连通压裂腔，上封隔器设置有与压裂水道隔离的上封隔器空腔，上封隔器空腔与分流水道连通；下封隔器，下封隔器连接于第二端，下封隔器具有下封隔器空腔，下封隔器空腔与分流水道连通；

超声波成像系统，套设于分流中心杆；

推拉阀，用于与钻杆连接，推拉阀包括推拉阀中心杆和阀体，阀体连接于上封隔器，推拉阀中心杆上设有出水孔，推拉阀中心杆滑动设置于阀体内并选择性地连通压裂水道或座封水道，座封水道联通上封隔器空腔，压裂水道联通上封隔器中心杆。

进一步地，推拉阀中心杆的末端设置有与阀体的内腔配合的堵头，出水孔在推拉阀中心杆滑动过程中选择性地连通压裂水道或上封隔器空腔。

进一步地，压裂封隔器还包括中空的分流中心杆，分流中心杆的两端分别连接于第二端和下封隔器连接，下封隔器空腔和分流水道通过分流中心杆连通。

进一步地，上封隔器包括上封隔器中心杆以及中空的壳体，上封隔器中心杆套设于壳体内并与第一端连接，上封隔器中心杆设置压裂水道，上封隔器中心杆与壳体间形成上封隔器空腔。

优选地，上封隔器中心杆螺纹连接于第一端。