地应力测量系统的测控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及地质力学工程领域，提供了一种地应力测量系统的测控装置，包括封孔注水管接口和泄压组件，所述封孔注水管接口用于向封隔器的封隔段供给压力流体，所述封孔注水管接口连接所述封隔器的封孔注水管，所述泄压组件用于调节所述封孔注水管接口与外界环境的通断。本实用新型专利技术提供一种解决封隔器的封孔泄压与自动恢复封孔功能问题；可以对任意岩层条件的钻孔进行地应力测量；在测点测试注水压力，提高测试数据准确性；满足小孔径钻孔地应力测量要求，降低地应力测量的钻孔施工成本且能够远程监控、适用于小孔径深孔的地应力测量系统的测控装置。

Measuring and Controlling Device of in-situ Stress Measurement System

【技术实现步骤摘要】
地应力测量系统的测控装置
本技术涉及地质力学工程领域，特别是涉及一种地应力测量系统的测控装置。
技术介绍
地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力，是在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因使地壳物质产生的内应力效应，是地壳应力的统称。通常，地壳内各点的地应力随距离地表深度的增加而增加，由于所处的构造部位和地理位置不同，各处的地应力随深度增加的梯度也不同。地应力是引起采矿、水利水电、土木建筑、铁道、公路、军事和其他各种地下或露天岩土开挖与边坡工程变形和破坏的根本作用力，地壳各处发生的一切形变，如褶皱﹑断裂等也都是地应力作用的结果。地应力的量值和方向与地下工程的稳定性紧密相关，准确测量地应力是确定工程岩土力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩土工程开挖设计和决策科学化的必要前提。了解地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、以及油田油井的稳定性、核废料的储存、岩爆、煤和瓦斯突出、地球动力学的研究等具有重要意义。开展地应力测量，探知地壳应力状态，不仅可以服务于各类岩体的工程建设，而且还能为地球动力学研究、断裂活动性研究和地质灾害预警研究提供重要的科学依据。地应力测量是地质力学研究的重要内容之一，广泛应用于工程建设、地质灾害预警以及断裂活动性研究等领域。目前地应力测量方法较多，包括水压致裂法、声发射法、钻孔崩落法等直接测量法，和套芯应力解除法、应变恢复法等间接测量法。其中水压致裂地应力测量方法在岩体内进行原位测量，在无需获取相关岩石力学参数的情况下直接测量岩体内的应力状态，具有对原岩结构应力场扰动小、设备简单、操作方便、测值代表性强、适应性好等优点，普遍应用于各类岩土工程的地应力测量，尤其是在深部岩体工程的地应力测量中被广泛采用。现有的水压致裂地应力测试过程，封隔器的封隔段泄压过程受到静水压力影响，而使封隔器泄压受环境影响大，影响设备的回收，目前，还没有适用于钻孔内直接进行泄压的装置，使钻孔内封隔器的泄压过程缓慢，影响系统回收利用。受钻孔直径与测试系统径向尺寸条件限制，现有测试系统全部采用在钻孔外部测试压裂过程的压力变化，由于压力流体的传输路径长，测试位置受静水压力干扰，不能直接且准确监测压裂测点位置的压力，导致测试数据准确性不足。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：(1)封隔器的泄压回路长，封隔器受静水压力作用不能泄压回缩，测试系统回收困难，造成巨大工程浪费。(2)用于压力流体分流的阀门体积大，不能适用于小孔径钻孔的测量。(3)在钻孔外测量压裂管路的压力数据，与实际测试位置距离远，测试数据精度低。(4)压裂过程缺少对封隔器封孔状态的有效监测，容易对封隔器渗漏而不能正常压裂的情况造成误判，造成应有的测试数据损失。本技术的目的是：提供一种解决封隔器的封孔泄压与自动恢复封孔功能问题；可以对任意岩层条件的钻孔进行地应力测量；在测点测试注水压力，提高测试数据准确性；满足小孔径钻孔地应力测量要求，降低地应力测量的钻孔施工成本且能够远程监控、适用于小孔径深孔的地应力测量系统的测控装置。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种地应力测量系统的测控装置，包括封孔注水管接口和泄压组件，所述封孔注水管接口用于向封隔器的封隔段供给压力流体，所述封孔注水管接口连接所述封隔器的封孔注水管，所述泄压组件用于调节所述封孔注水管接口与外界环境的通断。优选的是，还包括封隔器泄水孔，所述封孔注水管接口与所述泄压组件之间连接有泄压导水孔，所述泄压组件调节所述泄压导水孔与封隔器泄水孔的通断。在上述任意方案中优选的是，还包括封隔器控制注水管接口，所述泄压组件连接在所述封隔器控制注水管接口内，所述封隔器泄水孔在所述封隔器控制注水管接口的径向开设有若干个。在上述任意方案中优选的是，所述封隔器控制注水管接口上连接有封隔器控制管路，所述封隔器控制管路内注入压力流体向所述泄压组件施压。在上述任意方案中优选的是，还包括压裂注水管接口，所述压裂注水管接口连接压裂注水管路和封隔器芯管，所述封隔器控制注水管接口和所述封孔注水管接口设置在所述压裂注水管接口的径向。在上述任意方案中优选的是，所述压裂注水管接口、所述封隔器控制注水管接口和所述封孔注水管接口设为开设在壳体上的三个通道，所述泄压导水孔倾斜连接所述封隔器控制注水管接口与所述封孔注水管接口。在上述任意方案中优选的是，所述压裂注水管接口上连接有第一注水压力测试仪，所述压裂注水管接口上设有U型凹陷段，所述U型凹陷段的位置与所述第一注水压力测试仪的安装位置相适配。在上述任意方案中优选的是，所述压裂注水管接口上连通有注水压力测试导水测孔，所述第一注水压力测试仪连接在所述注水压力测试导水测孔上。在上述任意方案中优选的是，所述泄压组件包括泄压阀针、密封体、复位弹簧，所述泄压阀针抵接所述密封体，所述泄压阀针移动而推动所述密封体移动，使所述封隔器泄水孔与所述泄压导水孔连通或断开。在上述任意方案中优选的是，所述泄压组件还包括调压螺塞和复位阀芯，所述调压螺塞旋拧在所述封隔器控制注水管接口内，所述调压螺塞的拧紧程度可调节，所述复位弹簧抵接所述调压螺塞，所述复位弹簧套设在所述复位阀芯上。(三)有益效果与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)测控装置直接连接封隔器的封孔注水管，封孔注水管通过泄压组件能够向外界环境泄压，使封隔器内密封段的压力流体直接泄出，泄压高度明显降低，解除静水压力对泄压过程的干扰，以便系统移动或回收；(2)采用封孔、压裂、控制三条管路系统布置，在地面同时监测封孔系统和压裂系统压力变化，独立稳定的向封隔器内密封管路和压裂管路提供压力流体，控制管路调节泄压组件的泄压作用力，适用于不同深度的测试要求；(3)壳体的整体径向尺寸限定在直径φ56mm以内，满足小孔径测试要求，尤其适用于地面小孔径、深度大的钻孔地应力测量；(4)在测控装置上直接进行压力测试，对压裂注水管路的压力流体的压力进行监控，监测位置接近测试位置，对压裂过程的监测更加准确。本技术提供的地应力测量系统的测控装置结合以下附图做进一步说明。附图说明图1为本技术地应力测量系统的测控装置在测试系统中连接的整体结构示意图；图2为本技术地应力测量系统的测控装置在测试系统中使用的一种优选封隔器单元的剖视结构示意图；图3为本技术地应力测量系统的测控装置在测试系统中使用的一种优选封隔器的连接结构示意图；图4为本技术地应力测量系统的测控装置整体结构示意图；图5为本技术地应力测量系统的测控装置图4的左视结构示意图；图6为本技术地应力测量系统的测控装置图4的右视结构示意图；图7为本技术地应力测量系统的测控装置图4中A-A的结构示意图；图8为本技术地应力测量系统的测控装置图7中B-B的结构示意图；图9为本技术地应力测量系统的测控装置图8中C-C的结构示意图；图10为本技术地应力测量系统的测控装置图8中D-D的结构示意图；图11为本技术地应力测量系统的测控装置图10中E-E的结构示意图；图12为本技术地应力测量系统的测控装置图10中I的局部放大结构示意图；图13为本技术地应力测量系统的测控装置的测试系统中使用的一种优选的注水管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地应力测量系统的测控装置，其特征在于，包括封孔注水管接口和泄压组件，所述封孔注水管接口用于向封隔器的封隔段供给压力流体，所述封孔注水管接口连接所述封隔器的封孔注水管，所述泄压组件用于调节所述封孔注水管接口与外界环境的通断。

【技术特征摘要】
1.一种地应力测量系统的测控装置，其特征在于，包括封孔注水管接口和泄压组件，所述封孔注水管接口用于向封隔器的封隔段供给压力流体，所述封孔注水管接口连接所述封隔器的封孔注水管，所述泄压组件用于调节所述封孔注水管接口与外界环境的通断。2.根据权利要求1所述的地应力测量系统的测控装置，其特征在于，还包括封隔器泄水孔，所述封孔注水管接口与所述泄压组件之间连接有泄压导水孔，所述泄压组件调节所述泄压导水孔与封隔器泄水孔的通断。3.根据权利要求2所述的地应力测量系统的测控装置，其特征在于，还包括封隔器控制注水管接口，所述泄压组件连接在所述封隔器控制注水管接口内，所述封隔器泄水孔在所述封隔器控制注水管接口的径向开设有若干个。4.根据权利要求3所述的地应力测量系统的测控装置，其特征在于，所述封隔器控制注水管接口上连接有封隔器控制管路，所述封隔器控制管路内注入压力流体向所述泄压组件施压。5.根据权利要求3所述的地应力测量系统的测控装置，其特征在于，还包括压裂注水管接口，所述压裂注水管接口连接压裂注水管路和封隔器芯管，所述封隔器控制注水管接口和所述封孔注水管接口设置在所述压裂注水管接口的径向。6.根据权利要求5所述的地应力测量系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：司林坡，杨景贺，高富强，娄金福，陈金宇，吴拥政，王晓卿，李建忠，刘晓敏，杨磊，原贵阳，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11