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服务项目

水压致裂法地应力测试系统

一、    应用领域

水压致裂法地应力测试,是ISRM (国际岩土力学协会) 推荐的进行应力测试的方法之一,主要用来在现场钻孔内获取岩体的地应力特征,是工程勘察期最主要的一种地应力测试方法,广泛应用于水电、交通、矿山等岩石工程以及地球动力学研究的各个领域。

应用特点:

相比其它地应力测试方法,水压致裂法具有以下显著优点:

u  测量深度大、可达12千米,是目前深钻孔地应力测试的唯一方法。

u  测试结果整理无需岩石弹性参数参与计算,避免参数取值重复误差。

u  钻孔压裂段长度可达12米,岩壁受力范围较广、避免了“点”应力状态的局限性和不均匀性的影响;

u  钻孔终孔后一次性完成全钻孔的测试,测试效率高、测试周期短。

适用特点:

u  测量原理基于弹性力学平面理论假设,结果为垂直于钻孔平面内的大小主应力数据,需要三个不同角度的钻孔才能获取一点的三维地应力状态。

u  岩体钻孔的孔壁光滑度要求高,需要采用取芯钻钻进成孔。

u  测试钻孔一般深度较大,钻孔掉块、塌孔、沉渣等不可控因素可能会导致测试设备卡孔、无法收回。

u  低水位钻孔、无水钻孔测试的技术要求高。由于钻杆内水位与钻杆外水位存在压力差,导致封隔器始终膨胀、设备卡塞,需要通过特殊装置消除内外水压力差和封隔器的膨胀作用,否则会导致测试设备卡塞和坠孔。

二、    产品介绍

GEO-ST系列水压致裂地应力测试系统,从测试压力回路区分包括双回路、单回路两种,二者的主要区别在于孔内测试和管路控制部分,压力源、采集等设备基本相同。具体区别如下:

u  GEO-ST/D双回路系统

双回路系统一般应用于浅孔地应力测试。测试过程中采用双压力回路,即封隔器压力采用一根细高压胶管(孔内连接至地面)控制,完成封隔器压力的施加(注封)和释放(解封);中间压裂段的致裂压力利用钻机钻杆(或专用测试小钻杆)回路施加,完成压裂段的压裂、重张、闭合等测试压力控制。

配合专用测试小钻杆(无需现场试压),仅需一天现场测试时间,即可完成单个浅孔的地应力测试工作。

u  GEO-ST/S 单回路系统(竖向深孔)

对于深钻孔测试,双回路的细高压胶管易磨穿,胶管缠绕钻杆往往会导致严重的钻孔事故。因此,深钻孔的地应力测试一般采用单回路测试系统。

测试过程中,利用钻机钻杆将水压力施加至测试深度,通过连接至钻杆底部(探管顶部)的孔内控制阀的提、放操作,分别实现封隔器回路和致裂回路的压力控制,完成封隔器压力的注封和解封以及压裂段的压裂、重张、闭合等压力控制。

 

u  GEO-ST/SH单回路系统(水平深孔)

ST/SH型是在ST/S型单回路测试系统的基础上,针对超深水平钻孔(深度>100m)的地应力测试需求而开发,关键部件为水平钻孔专用的孔内控制阀,目前已经配合国内著名研究机构、高质量的完成了川藏铁路550m水平钻孔的测试工作,是目前国内唯一能够完成超深水平钻孔测试的仪器设备。

 

u  GEO-ST/MA矿用水压致裂地应力测试系统

ST/D-MA型矿用水压致裂地应力测试系统,是我公司推出的针对煤矿及高瓦斯巷道地应力测试系统。标配双回路测试系统(单回路可选),搭配轻型硬质合金测试钻杆,仅需一天即可完成单孔的地应力井下测试工作。

ST/D-MA型的主要特点是:采用防爆(MA)型的压力源、数据采集仪、定向仪等专用设备,完全符合煤矿及高瓦斯巷道设备的国家相关防爆要求,测试安全、工作稳定、结果可靠。

 

三、    配置与构成

GEO-ST系列不同型号测试系统的主要配置区别如下:

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u  压力源(可选本安防爆型)

传统电动机驱动、新型燃油驱动机型可选,最高输出压力253550MPa可选;进口泵头、可靠耐用,内置泄压阀、使用安全,压力流量范围可调。

u  管路与控制

主要包括一体化控制箱、连接管路、压力表等,用于测试过程中的压力切换和控制。阀门、管路安全使用压力50MPa(爆破压力120MPa);含控制箱及连接管路仅均采硬质不锈合金快速接头,安全便捷、耐腐蚀、使用寿命长。

u  传感与采集(可选本安防爆型)

用于测试过程中的压力、流量数据感知和记录,包括一体化传感仪和采集仪。

^2  一体化传感仪:压力、流量感知,量程050MPa(其它量程如0~60、80、100MPa可选),安全使用压力50MPa,快接设计、方便连接。

^2  数据采集仪:标配1通道压力、1通道流量,可升级为多通道;内置电池、为采集仪、传感器供电,连续工作时间30小时以上。

u  采集与分析软件

标配:1通道压力、1通道流量采集(可升级为多通道),采集频率、采集时间、采集通道任意设定,数据回放、导出,地应力计算分析功能。

u  专用测试钻杆

用于双回路测试过程中的设备提拉、下放,以及致裂段的压力施加;超硬合金不锈钢材质,耐压、耐弯能力强,安全使用压力60MPa,外径Φ27mm,自带双重密封圈、杜绝泄露,可直接开展现场测试。

u  孔内控制阀

用于单回路测试过程中的压力转换和控制,包含三种型号:竖向深孔传统型、竖向深孔干孔测试型、水平深孔测试型。

由钻杆连接件、滑动阀柱、多路阀体、密封组件构成,提拉控制两路切换,耐高压60MPa、流量范围040L/min。整体超硬不锈钢材质,耐磨、不锈蚀,保证控制阀长期工作的稳定性和良好的密封性能,使用寿命远超国内同类产品。含保护盖、以及备用密封组件。

u  孔内测试探管

主要包用于地应力大小测试的封隔器探管、用于地应力方向测试的印模器探管。具备不同外径的型号适配各种孔径钻孔。常用钻孔型号:Φ60、Φ7675)、Φ9195)、Φ110mm等型号,其它钻孔型号可定制。

封隔器、印模器耐压50MPa,致裂压水段、连接件等均为超硬不锈钢材质,耐腐蚀能力强、不锈蚀,有效保证长期工作的稳定性和良好的密封性能。

u  孔内定向仪(可选本安防爆型)

孔内主应力方向的测量,高精度三维定位、精度0.5°,外置360°刻度环、方便读取;内置电池,采集工作时间≥36h,防水深度2000m

u  精细过滤

高压、精细过滤系统组件;0.1mm双流向环状精细过滤,避免测试管路堵塞,过滤流量范围060L/min,可根据现场和孔内水质条件连续延长,避免管路堵塞、设备坠孔。

u  配套工具

仪器拆装、维护专用工具。

 

一、    产品特色与优势

u  GEO-ST系列水压致裂地应力测试系统产品,基于丰富实践经验而开发,并针对国内勘察钻孔的复杂条件不断优化,技术设计先进、现场适用能力极强,并拥有完全自主知识产权。

u  测试系统整体采用易装配设计、集成化程度高,密封组件均采用双重密封设计,密封效果好、工作稳定;无需携带冗杂配件,仅需十分钟现场组装即可开展测试。

u  测试系统采用超硬不锈钢材料,进口科学实验仪器级外观,耐磨性、耐腐蚀性极好,长期使用或放置,不锈蚀、不影响设备工作性能。

u  等外径孔内测试探管(专利技术),两封隔器无需高压胶管连接,杜绝高压管磨穿、漏压;整体外径一致,避免压裂段坠物,避免卡孔、坠孔事故。

u  基于国内百余钻孔的实测经验,专门开发的低水位钻孔、无水钻孔连续测试技术解决方案,大大提高测试效率和降低设备坠孔风险。尤其是对深孔、超深孔的测试,相比传统测试技术,时间可节省80%以上。目前已成功应用于数十个钻孔的测试工作。

u  团队具备百余钻孔的地应力实测经验,技术实力、技术储备雄厚;产品涵盖水压致裂单回路、双回路及矿用测试等全系列产品,以及干孔、超深水平钻孔等特殊测试产品,以及空心包体应力解除法等全系列产品。可提供丰富的现场培训、现场测试等相关技术支持以及其他相关技术咨询。

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