[实用新型]一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统

说明书

本实用新型公开了一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统，属于岩石变形的地应力测量技术领域，系统包括计算机、精密应变记录仪、数据记录仪扩展扫描箱、水温循环控制器、进水回水循环管道、恒温水槽、变温水槽、绝热材料、温度传感器、铝合金标定样品及应变片、黏贴应变片的岩石样品和导线。采用本实用新型的三维地应力获取装置，提高了测量岩石热膨胀变形的精度和长期稳定性，减小了非弹性应变恢复法地应力测试结果的误差，能大大提高非弹性应变恢复法地应力测试结果的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及岩石变形(应变)的地应力测量技术领域，尤其涉及一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统。

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、失稳和破坏的主要成因，也是影响干热岩等深部能源，页岩油气资源勘探开发中施工参数选取、孔壁稳定性分析、储层裂缝分布及油气运移模拟等方面的重要数据。

目前，地应力测量最主要依赖的手段是钻孔和钻孔取芯，非弹性应变恢复法(简称ASR法)是近年发展起来的基于钻孔定向岩芯的地应力测试方法，具有相对完善的理论基础，而且此种方法成本低、效率高，尤其在一些特殊情况下，受测量条件的限制，其它方法无法实施时可起到更大作用。

岩石的热膨胀系数是岩土工程领域重要的热物理参数之一，在多种涉及岩石变形(应变)的地应力测试方法中，由于温度变化引起的岩石热膨胀(收缩)变形，一定程度上影响了原地应力测试结果的可靠性。特别是在非弹性应变恢复地应力测试方法中，由于岩石的非弹性变形相对较小，通常小于100 微应变，1℃的温度变化将引起约10％的测量误差。因此，温度变化所引起的测量误差不容忽视。

对于目前ASR地应力测试方法而言，一方面很难保证测试过程中的温度不变；另一方面，在数据处理过程中，考虑温差的影响，通常将ASR测试数据前2～3小时的数据删除或不参与计算，这样大大浪费了有效的应变数据，因为岩芯钻出后即脱离地应力场的作用，应变即开始恢复，但岩芯由钻井深处到地面井口实验室以及试件准备要一定的时间，一部分应变已经丢失，只能测到剩余的应变量，所以让更多有效应变量参与计算是非常重要的。

在上述方法中，如何消除温度的影响是制约上述方法测量结果可靠性的主要因素之一。因此，本实用新型考虑温度变化引起的岩石热膨胀(收缩) 变形影响，设计出一种测试装置，来提高测量岩石热膨胀变形的精度和长期稳定性，能大大提高非弹性应变恢复法地应力测试结果的可靠性。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，提供了一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统，提高了测量岩石热膨胀变形的精度和长期稳定性，减小了非弹性应变恢复法(ASR)地应力测试结果的误差，进而提高了其测量结果的可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型首先提供一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统，包括：

计算机，用于控制与数据存储；

精密应变记录仪，与计算机连接，用于记录恒温水槽中的温度和应变数据；

数据记录仪扩展扫描箱，与精密应变记录仪串联连接，用于记录变温水槽中的温度和应变数据；

第一水温循环控制器，与计算机连接，用于调节恒温水槽的温度环境；

第二水温循环控制器，与计算机连接，用于调节变温水槽的温度环境；

恒温水槽，通过第一进水回水循环管道与第一水温循环控制器连接，其内部放置有黏贴应变片的第一铝合金标定样品、第一温度传感器和黏贴应变片的第一岩石样品，第一铝合金标定样品、第一温度传感器和第一岩石样品通过导线与精密应变记录仪连接；