水压致裂法地应力测量的几个问题研究.docx

水压致裂法地应力测量的几个问题研究摘要：水压致裂法地应力测量技术以其测深大、一孔多用等特点成为目前进行深部地应力测量的常用方法之一。本文针对该方法实施及分析过程中对于钻孔岩壁上原生裂隙的鉴别和处理、岩壁裂缝处水压的计算和岩壁裂缝处水压与地应力的关系等问题进行了探讨提出了重张压力与瞬时关闭压力的关系式。关键词：地应力测量；水压致裂法；原生裂隙；裂缝水压Abstract:Thehydraulicfracturingmethodsitustressmeasurementtechnologywithitssoundingbigaholemorethanoneofthecharacteristicstobecomecommonlyusedmethodofdeepsitustressmeasurement.Inthispaperthemethodofimplementationandanalysisprocessfordrillingrockwallnativelyontheidentificationandtreatmentoffracturedrockwallcrackswaterpressurecalculationandtherockwallcracksatthewaterpressureandthestressrelationshipissuesraisedheavysheetsofpressureandinstantaneousoffpressuresrelationship.Keywords:StressMeasurement;hydraulicfracturingmethod;existingfractures;crackwaterpressure中途分类号:TE35文献标识码:A0引言水压致裂法地应力测量技术由于测量深度大、可直接利用已有勘探孔进行作业以及不需要岩石力学参数等特点成为目前进行深部地应力测量的有效方法[1]。该方法在测量深度上可达地下数千米是其它任何方法无法比拟的[2]。在资料分析和理论计算过程中不需要岩石弹性常数参与计算可避免由于弹性常数取值不准确而引起的误差。另外由于岩壁受力范围较广(孔壁承压段可长达1～2m)从而避免了“点”应力状态的局限性和地质条件不均匀的影响。但是由于学者们对钻孔岩壁上原生裂隙的鉴别、处理岩壁裂缝处水压的计算和岩壁裂缝处水压与地应力的关系等问题在认识上存在较大差异而影响最终测量结果的准确性和可操作性。1钻孔岩壁上原生裂隙的鉴别和处理水压致裂法地应力测量的前提之一是钻孔承压段岩壁上的破裂缝沿岩壁拉应力最大部位展开[2]。如果压裂段的岩壁上存在原生裂隙或其它地质构造(包括软弱带)就不符合上述基本假定。在这种情况下当压裂段承受足够高的液体压力时初始开裂很可能发生在这些部位而不再产生新的破裂缝。虽然也可根据重张压力和瞬时关闭压力计算地应力量值但是瞬时关闭压力不再是原地应力场中的最小水平主应力也就不能按常规计算最大水平主应力压裂缝方向也并非是最大水平主应力方向。存在原生裂隙或其它地质构造的情况下高压水无需进一步克服岩石的抗拉强度来产生新的张裂缝隙因而不会出现经典的水压致裂压力曲线中破裂压力Pb与重张压力Pr的明显区别（如图1）而是出现与经典压力曲线中第一次压裂后循环加压曲线形状类似、峰值相仿的情况（如图2）。图1无原生裂隙水压致裂压力―时间曲线图2有原生裂隙水压致裂压力―时间曲线所以压裂段是否存在原生裂隙或其它地质构造很容易从压裂循环曲线中直接判断出来。另外原生裂隙在印模器上的印模情况也与压裂缝隙不同前者多成组倾斜分布而后者多为一组径向相对的纵向裂隙很容易辨认出来。国内多数学者认为针对这种情况该压裂段的实测资料应该在整个测量中剔除不予考虑。由于水压致裂试验操作较为复杂、试验费用昂贵所以保证试验段岩体情况完整、均匀是试验成功的关键因素。在实际测试中应对工程场区的地质情况进行详尽的调查了解节理裂隙或其它地质构造的发育情况并对钻孔岩芯进行详细准确的编录进而详尽描述钻孔地质情况综合考虑测试需要和场区地质条件确定适当的测试区段。2岩壁裂缝处水压的计算方法水压致裂过程中直接得到的压力曲线只是地面泵站出口处压力并不是岩壁裂缝处承载的水压应依据管道参数、流量曲线和测点深度确定测点水压力。施测者在实际测量和数据整理