水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，包括不銹鋼殼體和集成封裝于不銹鋼殼體內(nèi)的控制管路和管道元器件；不銹鋼外殼上標(biāo)識有高壓流體的走向及壓力表和流量計(jì)。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)高壓下滲透性自檢、應(yīng)力測量高壓流體控制（包括雙回路和單回路兩種功能）、高壓壓水、壓力傳感器標(biāo)定和高壓流量計(jì)標(biāo)定的功能。
【專利說明】水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水壓致裂技術(shù)是進(jìn)行原地應(yīng)力測量的一種有效而可靠的方法，試驗(yàn)設(shè)備簡單，操作方便，測量結(jié)果直觀，精度高，而且測量深度不受限制，代表性好。近年來，該技術(shù)在深長隧道勘察設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。其方法是通過在深鉆孔中進(jìn)行連續(xù)的水壓致裂應(yīng)力測量，獲得測點(diǎn)附近原地應(yīng)力的大小、方向及巖石的破裂壓力、重張壓力以及抗拉強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)，為分析深埋隧道圍巖的穩(wěn)定性并判斷施工時(shí)發(fā)生巖爆的可能性等問題提供重要依據(jù)。
[0003]中國大陸境內(nèi)普遍使用的水壓致裂原地應(yīng)力測試系統(tǒng)有兩類，一類是雙回路測試系統(tǒng)，另一類是單回路測試系統(tǒng)，兩類測試系統(tǒng)均由六個(gè)部分組成，分別是高壓流體控制系統(tǒng)、高壓水泵、動(dòng)力系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄和采集系統(tǒng)、跨接式封隔器和鉆桿系統(tǒng)，高壓流體控制系統(tǒng)是地表設(shè)備中的重要組成部分。
[0004]發(fā)明人所在的單位中國地震局地殼應(yīng)力研究所是開展水壓致裂原地應(yīng)力測試最早的單位之一，所有的水壓致裂測試系統(tǒng)均由研究所自行研發(fā)組裝，并推廣到全國各行各業(yè)使用。在早期，水壓致裂原地應(yīng)力測試系統(tǒng)的高壓流體控制系統(tǒng)采用液壓單向球閥、針閥、耐震壓力表以及連接件組成?，F(xiàn)有高壓流體控制系統(tǒng)存在以下問題:
[0005](I)標(biāo)準(zhǔn)化程度低，現(xiàn)有的高壓流體控制系統(tǒng)均采用零散配件現(xiàn)場組裝，各種閥體、連接件選擇和安裝都具有隨意性，不符合標(biāo)準(zhǔn)化測試和原地應(yīng)力測試現(xiàn)場質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)，需要對設(shè)備進(jìn)行革新。
[0006](2)功能單一，現(xiàn)有的高壓流體控制系統(tǒng)由于采用現(xiàn)場臨時(shí)組裝的策略，一般只為現(xiàn)場的需求而設(shè)定單一功能，無法滿足現(xiàn)場多種情況。
[0007](3)安全性能差，現(xiàn)有的高壓流體控制系統(tǒng)由于是現(xiàn)場臨時(shí)組裝的產(chǎn)品，無法全面考慮各種安全隱患和全面開展各種安全性能測試，故在使用過程中會(huì)存在較大的安全隱患，故需要增加現(xiàn)有系統(tǒng)的安全系數(shù)進(jìn)而保障水壓致裂原地應(yīng)力測試過程中人員的人身安全。
[0008]鑒于以上客觀技術(shù)原因，非常有必要開發(fā)新一代的高壓流體控制系統(tǒng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)高壓下滲透性自檢、應(yīng)力測量高壓流體控制(包括雙回路和單回路兩種功能)、高壓壓水、壓力傳感器標(biāo)定和高壓流量計(jì)標(biāo)定的功能。
[0010]為解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0011]本實(shí)用新型提供了一種水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，包括不銹鋼殼體和集成封裝于不銹鋼殼體內(nèi)的控制管路和管道元器件；不銹鋼外殼上標(biāo)識有高壓流體的走向及壓力表和流量計(jì)。
[0012]具體集成管路包括給試驗(yàn)段加壓通道及水源，給試驗(yàn)段加壓通道的一端連接高壓加壓裝置，給試驗(yàn)段加壓通道的另一端連接鉆孔，高壓加壓裝置連接水源，給試驗(yàn)段加壓通道上安裝有一個(gè)流量計(jì)、一個(gè)球閥和一個(gè)壓力表；流量計(jì)的上游和壓力表的下游之間的給試驗(yàn)段加壓通道上并聯(lián)一支泄水通道，泄水通道上安裝有一個(gè)球閥，泄水通道通過一個(gè)球閥和一個(gè)流量計(jì)連接至水源，給試驗(yàn)段加壓通道的流量計(jì)和球閥之間分流出兩路，一路為回水流量記錄通道，另一路為給封隔器加壓通道，所述回水流量記錄通道通過一個(gè)球閥、一個(gè)流量計(jì)連接至水源，所述給封隔器加壓通道安裝有針閥和封隔器加壓壓力表，給試驗(yàn)段加壓通道壓力表和封隔器加壓壓力表均連接有壓力傳感器。
[0013]兩個(gè)壓力傳感器分別接入數(shù)據(jù)記錄和采集系統(tǒng)。
[0014]所述高壓加壓裝置為高壓水泵，所述水源為蓄水箱。
[0015]本實(shí)用新型開發(fā)了新一代水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)。在前一代快速水壓致裂高壓流體控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上全面升級革新高壓流體控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)以下功倉泛:
[0016](I)按照標(biāo)準(zhǔn)化制造的概念，將高壓流體控制系統(tǒng)的所有可能使用到的功能集成到一套系統(tǒng)上，并且對各種配件、組件按照標(biāo)準(zhǔn)件的要求規(guī)范生產(chǎn)，規(guī)范安裝，盡量減少非標(biāo)準(zhǔn)件的使用。流體控制系統(tǒng)功能包括系統(tǒng)高壓下滲透性自檢、應(yīng)力測量高壓流體控制(包括雙回路和單回路兩種功能)、高壓壓水、壓力傳感器標(biāo)定和高壓流量計(jì)標(biāo)定等功能；
[0017](2)全部系統(tǒng)封裝在不銹鋼外殼內(nèi)，外殼上標(biāo)識了高壓流體的走向、壓力表和流量計(jì)等設(shè)備，以整體提高設(shè)備的安全系數(shù)。
[0018]因而，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019](I)實(shí)現(xiàn)了水壓致裂原地應(yīng)力測量過程中各種高壓流體控制功能的集成和實(shí)現(xiàn)，而且現(xiàn)場管線連接方便。
[0020](2)經(jīng)過現(xiàn)場檢驗(yàn)，本實(shí)用新型高壓流體控制系統(tǒng)安全可靠，使用標(biāo)識齊全，有效地保障了操作人員和監(jiān)理人員的人身安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)管理原理圖。
[0023]圖3為高壓滲透性自檢功能管理原理圖。
[0024]圖4為雙回路水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制管理原理圖。
[0025]圖5為單回路水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制管理原理圖。圖6為高壓壓水高壓流體控制管理原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，包括不銹鋼殼體100和集成封裝于不銹鋼殼體內(nèi)的控制管路和管道元器件；不銹鋼外殼上標(biāo)識有高壓流體的走向及壓力表200和流量計(jì)300。圖1中箭頭方向?yàn)楦邏毫黧w的走向。
[0027]如圖2所示，具體集成管路包括給試驗(yàn)段加壓通道I及水源2，給試驗(yàn)段加壓通道的一端連接高壓加壓裝置3，給試驗(yàn)段加壓通道的另一端連接鉆孔4，高壓加壓裝置連接水源，給試驗(yàn)段加壓通道上安裝有一個(gè)流量計(jì)5、一個(gè)球閥6和一個(gè)壓力表7 ;流量計(jì)的上游和壓力表的下游之間的給試驗(yàn)段加壓通道上并聯(lián)一支泄水通道8，泄水通道上安裝有一個(gè)球閥9，泄水通道通過一個(gè)球閥10和一個(gè)流量計(jì)11連接至水源，給試驗(yàn)段加壓通道的流量計(jì)和球閥之間分流出兩路，一路為回水流量記錄通道12，另一路為給封隔器加壓通道13，所述回水流量記錄通道通過一個(gè)球閥14、一個(gè)流量計(jì)15連接至水源，所述給封隔器加壓通道安裝有針閥16和加壓壓力表17，給試驗(yàn)段加壓通道壓力表和封隔器加壓壓力表均連接有壓力傳感器18、19。
[0028]圖2中箭頭方向?yàn)楦邏毫黧w的走向。
[0029]如圖3、圖4和圖5所示，兩個(gè)壓力傳感器分別接入數(shù)據(jù)記錄和采集系統(tǒng)20。
[0030]所述高壓加壓裝置為高壓水泵，所述水源為蓄水箱。
[0031]本實(shí)用新型具有下列功能:
[0032](一)高壓滲透性自檢功能:
[0033]高壓滲透性自檢功能的原理示意圖如圖3所示，圖3中關(guān)閉與鉆孔和水箱連接的球閥，然后啟動(dòng)高壓水泵，同時(shí)觀測不同壓力階段流量計(jì)和壓力表的顯示值，觀測高壓流體控制系統(tǒng)壓力表和高壓傳感器顯示的數(shù)值是否一一對應(yīng)，并標(biāo)定壓力傳感器和高壓流量。檢查各個(gè)連接部位是否有冒水、滴漏等泄露現(xiàn)象。
[0034](二)雙回路水壓致裂測試過程:
[0035]雙回路水壓致裂原地應(yīng)力測量功能的原理示意圖如圖4所示，圖4中利用針閥與球閥分別控制井下封隔器和壓裂段的加壓和卸壓，并在卸壓階段通過球閥的調(diào)整，可以監(jiān)測卸壓階段的流量特征，測試過程中兩個(gè)壓力傳感器可以分別監(jiān)測壓裂段的壓力和封隔器壓力，而流量計(jì)可以觀測壓裂段的加壓流量，所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀采集并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。
[0036](三)單回路水壓致裂測試過程:
[0037]單回路水壓致裂原地應(yīng)力測量功能的原理示意圖如圖5所示，圖5中利用球閥控制井下封隔器和壓裂段的加壓和卸壓，并在卸壓階段通過球閥的調(diào)整，可以監(jiān)測卸壓階段的流量特征，測試過程中一個(gè)壓力傳感器在不同時(shí)段監(jiān)測壓裂段的壓力和封隔器壓力，而流量計(jì)可以觀測壓裂段的加壓流量，所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀采集并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。
[0038](四)高壓壓水測試功能:
[0039]高壓壓水測量功能的原理示意圖如圖6所示，圖6中利用球閥控制井下封隔器和壓水段的加壓和卸壓，并在卸壓階段通過球閥的調(diào)整，可以監(jiān)測卸壓階段的流量特征，測試過程中一個(gè)壓力表監(jiān)測壓水段的壓力和封隔器壓力，而流量計(jì)可以觀測壓裂段的加壓流量，所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集儀采集并存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)。
[0040]本實(shí)用新型水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作完成后，首先在室內(nèi)試驗(yàn)臺上進(jìn)行了檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果整個(gè)操作系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、連接方便。
[0041]最后應(yīng)說明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，其特征在于:包括不銹鋼殼體和集成封裝于不銹鋼殼體內(nèi)的控制管路和管道元器件；不銹鋼外殼上標(biāo)識有高壓流體的走向及壓力表和流量計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，其特征在于，具體集成管路包括給試驗(yàn)段加壓通道及水源，給試驗(yàn)段加壓通道的一端連接高壓加壓裝置，給試驗(yàn)段加壓通道的另一端連接鉆孔，高壓加壓裝置連接水源，給試驗(yàn)段加壓通道上安裝有一個(gè)流量計(jì)、一個(gè)球閥和一個(gè)壓力表；流量計(jì)的上游和壓力表的下游之間的給試驗(yàn)段加壓通道上并聯(lián)一支泄水通道，泄水通道上安裝有一個(gè)球閥，泄水通道通過一個(gè)球閥和一個(gè)流量計(jì)連接至水源，給試驗(yàn)段加壓通道的流量計(jì)和球閥之間分流出兩路，一路為回水流量記錄通道，另一路為給封隔器加壓通道，所述回水流量記錄通道通過一個(gè)球閥、一個(gè)流量計(jì)連接至水源，所述給封隔器加壓通道上安裝有針閥和封隔器加壓壓力表，給試驗(yàn)段加壓通道壓力表和封隔器加壓壓力表均連接有壓力傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，其特征在于:兩個(gè)壓力傳感器分別接入數(shù)據(jù)記錄和采集系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的水壓致裂原地應(yīng)力測量高壓流體控制系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓加壓裝置為高壓水泵，所述水源為蓄水箱。
【文檔編號】G01N3/02GK203532382SQ201320624928
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】王成虎, 王顯軍, 侯硯和, 張志國 申請人:中國地震局地殼應(yīng)力研究所