单孔三维水压致裂原位地应力测量应用研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:q263742139
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本文依托中国地震局地壳应力研究所《郯庐断裂带原位地应力重复观测及孕震信息挖掘研究》科研项目,旨在经典水压致裂及其三维测量方法基础上,对水压致裂测试系统进行全面的误差分析和精度校验,并据此探讨实际测量过程中较为准确适用的评价体系及计算方法。首先搜集、阅读和分析国内外研究资料,对水压致裂相关的基本理论和方法进行了研究,分析其理论方法中存在的问题,并提出改良方案;其次从测量仪器,测量软件及计算软件三个方面入手,建立一套较为科学的标准化水压致裂测量系统。对旧有的R232串行口数据采集仪进行改进,利用USB数据采集器及高低波滤波模块,提高测量仪器的采集速度和采集精度。采用Visual Basic语言编制一套体系完备,界面友好的单孔三维水压致裂原位地应力测量软件,实现水压致裂测量自动化处理,减少人为造成的误差。最后,通过山东省昌乐县红河镇地应力实测数据,分析探讨水压致裂法各判读方法的适用性和准确性,检验本文提出的原生裂隙三维水压致裂相关改进方法,校核本次建立的水压致裂原位地应力测量系统的可靠性。基于以上内容,本次研究对三维水压致裂法获得如下新认识:(1)水压致裂法在过去的发展中取得了很好的成绩,从原二维平面应力测量逐渐发展成为三维原位地应力测量技术,且技术水平不断提高,测量精度也在提高。本文对最新的三维水压致裂原位地应力测量方法进行了分析,提出在破裂面上,剪切应力不应为0,并提出了利用破裂面摩擦强度计算切应力的方法,对原生裂隙三维水压致裂方法进行了补充,为进一步改进测量技术提供新的思路。(2)水压致裂曲线判读的难点集中在对其应力衰减曲线的判读上,本文总结了目前国际岩石力学学会推荐的五种闭合压力Ps判读方法的理论推导,并在此基础上,提出了利用平均斜率改变率进行判读的方法,经过实际应用,收到了比较好的效果。(3)对于经典水压致裂实验,由于其压裂曲线较为标准,因此本文建议采用dt/dp法及马斯卡特法判读结果,由其他判读方法结果进行修正。而对于原生裂隙水压致裂实验,由于试验段岩石受地应力影响破裂,岩石结构较为松散,其压裂曲线较为复杂,应力衰减相对较快。这种情况对马斯卡特法非线性回归拟合产生极大的影响,其判读结果的可靠性相对较低。同时也对dt/dp法的机械判读有一定的影响,增大了其误差范围。因此原生裂隙水压致裂宜采用单切法及dp/dt法进行判读,通过dt/dp进行校对和修正。
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