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进行地应力测量:水力压裂法与覆芯法

通过丹尼斯·沙利文
发布日期:2019年4月11日
关键的外卖

水力压裂和套芯法都可提供地应力测量数据。在规划非开挖施工项目时,两者的使用是很重要的。

来源:MajaPhoto

建筑工地的工作总是从对该地区的地质调查开始。工人在进行任何工作之前了解地面情况是很重要的非开挖施工.下面的岩层影响整个施工过程中的所有操作。一开始就知道可能的岩层可以让工人们确定地应力岩石的。

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公司使用水力压裂或套芯法来计算地应力。

水力压裂

水力压裂是一种首选的测试方法。虽然在与现场其他测试一起使用时可能缺乏全面的分析,但规划者对地下条件有很好的了解。综合数据使他们能够在规划建设项目时做出明智的决定。

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测试测量两个应力点垂直于钻孔

水力压裂试验装置

水力压裂试验分为两步,即对井眼加压和圈定诱发裂缝。完成测试需要下钻两次。试验段应在完整的岩石中。

水力压裂采用垂直钻孔——短段井段用跨式封隔器密封,处于主应力状态,用水加压。为了使填料系统有效工作,密封件的压力必须比试验段高2 MPa。在测试过程中,这种增加的压力防止水在密封件周围渗漏。

工人们用高压管将水泵入试验区。水压持续增加,直到出现新的岩石裂缝。工人直接测量一个压力点。第二个应力点与初始应力点垂直,用弹性解计算。

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当在垂直井眼上进行水力试验时,方程假设垂直应力为重力。这种假设允许主应力定向和应力分量的解释直接来自测量。

套取岩心的方法

在套芯法中,工人们用钻具往下钻入岩石。钻井的总深度取决于作业范围以及完成作业所用的设备。大多数公司总共使用三个井眼来确定完整的应力张量,每个井眼使用90度穿透角。

装置

每台仪器都由杂项设备、仪器仪表和钻井设备组成。各种材料可能包括使用设备所必需的各种手工工具,如钳子、管钳、螺丝刀、活动扳手、锤子、电工胶带和烙铁。

仪表

仪器使用的仪表可以是镗孔的一部分,也可以用来确保测试设备正常工作。井眼变形计测量覆芯过程中的直径变形。它测量三个直径,间隔60度。这些直径垂直于井壁。

应变读数指示器也是一个必要的组件。正常情况下,船上有三个应变指示器来读取变形。在使用前,工人需要获得每个轴的校准系数。使用校准夹具的校准允许每一微英寸偏差的指示器单位关系。

还包括作为必要的工具是定位和放置工具。这些工具包括T柄定位工具和J槽定位工具与定位杆延伸。这组工具的另一部分是确定井眼倾角的Pajari对准装置和在岩心上标记方位的划线工具。划线工具是一种可选的设备。

最后,检测连接对于获取数据的读取是必不可少的。因此,屏蔽导体传输电缆是仪表要求的一部分。铁丝的长度取决于钻孔的深度。一个很好的规则是,从表面到测试区域的深度加上大约30英尺(或10米)。

钻井设备

钻孔设备是进行地应力测试钻孔的必备工具。该设备由一台钻组成,卡盘转速可达50rpm,钻速为每30 ~ 50秒½英寸。工人可能需要安装减速齿轮以达到较低的速度。

除了钻头,还有一个金刚石钻头,铰刀,钻棒适当的长度是必要的。使用EWX桶和EX钻头时,除了标准套管外,还需要使用EX钻杆。

每台钻头还需要一个起动机筒来定位孔的中心。如果起动器筒没有回收堆芯的钢圈,则需要一个堆芯筒。取芯机、取芯铲和取芯器也是钻井设备的一部分。

过程

用套芯法测地应力分两个阶段。在开始之前,工人需要设置钻头,以确保在测试过程中钻井振动最小。使用木柱和楔或岩石螺栓等支撑结构是最好的解决方案。此外,项目管理人员应根据地质调查预先确定所有试验间隔和地点。

使用启动桶,开始钻一个测试井眼。一旦达到足够深度,作业人员应该用普通钻头和取心筒替换启动器筒,将井眼扩展到所需深度。取下这个核心,然后插入套管稳定剂。

套管就位后,应更换传统的钻头和取心筒,使用连接到EX取心筒和抽油杆的EX钻头和扩眼器。再钻2-7英尺。插入量规并接合定位销。

在设定的时间后,工人们再次放下取心筒。取一个额外的芯,其中包含量规,并像往常一样取出。检索指示器,并发送核心进行测试。从压力表的数据进行处理,并对岩心进行测试杨氏模量

使用水力压裂或覆芯方法来确定地应力对于任何非开挖施工项目都是至关重要的。决定使用哪种方式,应该留给项目经理,但通常归结为成本效益。

一般来说,公司可能会选择水力压裂方法,因为不需要对岩心样品进行额外的分析。

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写的丹尼斯·沙利文|技术作家@ Trenchlesspedi365金博宝a

丹尼斯·苏利文的头像

丹尼斯·沙利文是来自路易斯安那州的一位颇有成就的自由撰稿人,拥有东俄克拉荷马州立学院新闻学副学士学位。她还毕业于东中大学,获得生物学学士学位。丹尼斯开始了她的写作生涯,为飞行模拟器编写操作和维护手册和软件实用工具手册。从那以后,她将自己的写作扩展到广泛的主题。

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