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水力壓裂法

水力壓裂法(hydrofracturing method)又稱水壓致裂法。一種絕對地應力測量方法。

  測量時首先取一段基巖裸露的鉆孔,用封隔器將上下兩端密封起來;然后注入液體,加壓直到孔壁破裂,并記錄壓力隨時間的變化,并用印模器或井下電視觀測破裂方位。根據(jù)記錄的破裂壓力、關泵壓力和破裂方位,利用相應的公式算出原地主應力的大小和方向。

  由圖可得關泵壓力(ps)、裂縫擴展壓力(pr)和破裂壓力(pf),并按下式計算主應力:最小水平應力σh=ps,最大水平應力σH=3ps-pr-po,式中:po為孔隙壓力。而鉛直應力σv可根據(jù)上覆巖層的重量計算:σv=ρgH,式中:ρ為巖石密度;g為重力加速度;H為測量深度;主應力方位由印模器確定。此法于20世紀50年代由哈伯特(Hubbert)、威利斯(Willis)在理論上進行論證,60年代由夏德格(Scheidergger)、凱利(Keighley)、費爾赫斯特(Fairhurst)等加以完善,海姆森(Haimson)等分析了壓裂液滲入的影響,并作大量野外和室內(nèi)實驗工作。由于操作簡便,且無須水力壓裂法知道巖石的彈性參量而得到廣泛應用。美國已進行很多水力壓裂法地應力測量,德國、日本和中國等也已相繼開展此項工作。當前最高壓裂水馬力為杰瑞集團“小井場大作業(yè)”方案中使用的3100型壓裂車,達3115水馬力。目前,此法已能在5000米深處進行測量。


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