[发明专利]水压致裂应力检测装置以及检测系统

说明书

本申请提供一种水压致裂应力检测装置以及检测系统，该检测装置包括本体棒以及压裂密封构件；压裂密封构件包括两组密封圈组，两组密封圈组间隔套设在本体棒外与本体棒配合形成压裂密封部，当本体棒伸入钻孔中时，压裂密封部能够与钻孔的内壁密封配合以形成压裂密封腔；本体棒包括高压水通道以及用于与钻杆连接的接头端；高压水通道的一端口开设在接头端的端面上，另一端口开设在压裂密封部内本体棒的外表面上。该检测装置结构简单，检测操作方便简单，可有效提高测量效率。

技术领域

本申请涉及岩土工程技术领域，具体而言，涉及一种水压致裂应力检测装置以及检测系统。

背景技术

水压致裂法是目前国际上能较好地直接进行深孔应力测量的先进方法。水压致裂地应力测量方法就是：在选定的测量深度封隔一段钻孔，然后通过泵入流体对该试验段(常称压裂段)增压压裂，同时利用计算机数字采集系统记录压力随时间的变化。对实测记录曲线进行分析，得到特征压力参数，再根据相应的理论计算公式、印模方向数据及图像，就可得到测点处的最大和最小水平主应力的量值及方向。

现有技术中，常采用一对跨越式封隔器在选定的测量深度封隔一段钻孔，封隔器由胶筒、端头、中心杆组成(端头和中心杆为金属件)。胶筒与中心杆之间的环形腔体为封隔器的密封腔，两个封隔器的密封腔通过跨接连接杆坐封水路(或独立的高压胶管)连为一体，形成完整的坐封腔体；跨接连接杆中除了有坐封水路外，还有压裂水路，封隔器中心杆过水通道与跨接连接杆压裂水路密封连接，与压裂环形腔相通。测量过程中首先往跨接封隔器坐封腔体中注水增压，双封隔器膨胀与钻孔内壁岩石压紧形成中间的密闭空间，这个密闭环形空间即为压裂腔。通过封隔器中心杆过水通道与跨接连接杆压裂水路往压裂腔注水增压，即可开展水压致裂地应力测量。

由以上内容可知，现有的跨越式封隔器结构较为复杂，体积较大，目前这种跨接式封隔器比较适合于在垂直钻孔中进行测量，在水平钻孔中开展水压致裂应力测量，这种跨接式封隔器只能依靠钻机动力进行推拉，下井安装受到孔壁摩擦等因素影响将十分困难，再考虑到地下工程洞室中狭小空间，因此这种方式将严重制约水平钻孔水压致裂应力测量深度及测量效率。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种水压致裂应力检测装置以及检测系统，该检测装置结构简单，检测操作方便简单，可有效提高测量效率。

本申请实施例提供了一种水压致裂应力检测装置，该检测装置包括本体棒以及压裂密封构件；所述压裂密封构件包括两组密封圈组，两组所述密封圈组间隔套设在所述本体棒外与所述本体棒配合形成压裂密封部，当所述本体棒伸入钻孔中时，所述压裂密封部能够与所述钻孔的内壁密封配合以形成压裂密封腔；所述本体棒包括高压水通道以及用于与钻杆连接的接头端；所述高压水通道的一端口开设在所述接头端的端面上，另一端口开设在所述压裂密封部内所述本体棒的外表面上。

在上述实现过程中，该检测装置通过在本体棒上间隔设置两组密封圈组以实现本体棒与钻孔内壁之间的密封，进而在钻孔的预定深度封隔一段钻孔，形成压裂密封腔。该检测装置还通过在本体棒上开设一个高压通道，连通压裂密封部与接头端，进而实现从接头端向压裂密封腔内通入高压水的目的。该检测装置通过设置一个本体棒，在本体棒上设置密封圈组实现封隔钻孔，在本体棒上开设一个高压水通道实现高压水的通入，结构简单，操作方便，当本体棒伸入预定深度时，自动密封形成压裂密封腔。由于该检测装置的结构主体为一个本体棒，结构简单，其尺寸设计弹性较大，当其尺寸较小时，也可满足强度要求，可适用于地下岩体工程小口径水平钻孔的水压致裂应力测量。由以上内容可知，本申请提供的水压致裂应力检测装置结构简单、稳定，操作方便，尺寸设计弹性较大，强度较高，可适用于地下岩体工程的垂直钻孔与水平钻孔，也可适用于实验室岩石试件上微小钻孔水压致裂地应力测量，且可有效提高水平钻孔的测量效率。

在一种可能的实现方式中，所述压裂密封构件的个数为多个，多个所述压裂密封构件由内向外依次嵌套设置以形成由内向外依次嵌套的多个所述压裂密封部。