水压致裂法
水力压裂法
或许所有的美国人都在受益于“水力压裂法”，尽管半数以上的人可能没有听说过这个名词。
在今时今日，美国各级政府、企业对页岩油产业的发展寄予了厚望。
美国页岩油资源极其丰富，在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州，被锁在页岩之中的油存量达上万亿桶以上，而正是凭借“水力压裂法”，以前根本不可能企及的大量页岩油正在被开采。
这种技术方法，在测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，随之记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。
根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地应力的大小和方向。
该方法于20世纪50年代就被科学家在理论上进行论证，60年代加以完善，在分析了压裂液渗入的影响后，开始作出大量野外和室内实验工作。
由于水力压裂法操作简便，且无须水力压裂法知道岩石的弹性参量，而得到广泛应用。
由于页岩油在美国的战略资源地位和自身需求，美国已进行很多水力压裂法地应力测量，德国、日本和中国现在也已相继开展此项工作。
资料显示，目前利用此法已能在5000米深处进行测量。
[1]页岩气开发过程中所采用的水力压裂法要加入化学物质，在每次压裂完成后，要对水进行获取和重新利用。
水力压裂法向来存在争议，但是这种页岩气开采技术在争议中却得到迅速发展。
当越来越多水体污染案例同水力压裂法相关联时，美国众议院能源和商业委员会出手了。
2010年7月19日，能源和商业委员会主席亨利·韦克斯曼联手该机构下属的能源和环境小组组长爱德华·马基联名致信给美国10个主要页岩气开发商，要求它们提交水力压裂法应用全程中涉及到的化学物质细节。
8月6日，限期“交卷”。
这个要求出台的背景是，全球天然气需求旺盛，美国引领页岩气开发技术并努力让页岩气开采遍地开花。
/a4_50_59_01300000955595129844599646376_jpg.html?prd=zhengwenye_ left_neirong_tupian美国宾夕法尼亚州一页岩气开采现场取水处当前，美国页岩气开采的热门地点是纽约州和宾夕法尼亚州，这两个地方也是美国马塞卢斯页岩（Marcellus shale）的集中区域。
水压致裂法
水压致裂法
水力压裂法（hydrofracturing method）又称水压致裂法。
一种绝对地应力测量方法。
测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。
根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。
水力压裂技术的运作如下，把水，砂子和化学试剂的混合液高压泵入地层深处的岩石，打开小的缝隙以允许石油和天然气更流畅的流到钻井口。
水平钻探首先是垂直向下一英里或更深开一个钻井，然后再朝水平方向同样以一英里或更长的距离打开另外一个钻井。
这样一来，水平钻探便能进入大面积区域的储油岩石。
水压致裂法的应用成果结果
水压致裂法测量地应力院系：地科院姓名：陆凯学号：201622000064提交日期：2016年11月27日摘要：水压致裂法在地质工程中广泛于测量地应力。
传统的水压致裂法理论是建立在弹性力学平面应变理论的基础之上的,用于测量地质条件简单的情况下的二维地应力,但是传统水压致裂法的由于存在许多不足,因此再次出现了提出了三维地应力测量理论,采用最小主应力破坏准则进行水压致裂法三维地应力测量,对地质条件比较复杂的地区可以用该方法进行测量,但是还需要进一步的改进。
传统的水压致裂法理论和三维地应力测量理论各有优缺点。
关键词：地应力测量传统水压致裂法三维地应力测量理论最小主应力水压致裂法是测量]3-1[地壳深层岩体地应力状态的一种有效方法,对地应力测量的测试原理基于三个基本假设:(1)地壳岩石是线性均匀、各向同性的弹性体;(2)岩石为多孔介质时,流体在孔隙内的流动符合达西定律;(3)主应力方向中有一个应力方向与钻孔的轴向平行。
向封闭的钻孔内注入高压水,当压力达到最大值P f后,钻孔井壁会发生破裂导致井内压力下降,为维持裂隙保持张开状态,孔内压力最终会达到恒定值,不再注入后,孔内压力迅速下降,裂隙发生愈合,之后压力降低速度变慢,其临界值为瞬时关闭压力P s,完全卸压后再重新注液,得到裂隙的重张压力P r以及瞬时关闭压力P s,最后通过由仪器记录裂缝的方向。
一、传统的水压致裂法传统的水压致裂法]8-4[应力测量理论和方法是建立在弹性力学平面应变理论的基础之上的,它的前提是原地应力场中的两个主应力方向构成一个平面,而第三个主应力是与这两个主应力垂直的。
利用一个铅直井孔进行水压致裂应力测量得到两个水平主应力的大小和方向,而垂向主应力的值是由岩石的密度按静岩压力计算得出。
传统水压致裂法采用最大单轴张应力的破裂准则,没有考虑轴向应力δz和径向应力δs对孔壁四周围岩的约束效应。
切向应力δ0随液压P w不断增大,由压应力转变为张应力状态,再由张应力逐渐增大达到围岩抗拉强度T,井壁四周围岩沿剪切方向产生破裂。
第三部分：水压致裂法及原生裂隙水压致裂法
假设裂 隙方 向持续 背离钻孔 ，用于应 力计算 的裂 隙可 由钻孔壁 的描 绘得到 。 为了确定全应 力 张量 ，ＨＴ Ｆ方 法理 论上需要 作用在 原生 非平行 裂缝 上的最少 ６组测 Ｐ
量 ，而且 与上 覆岩 体重 量相 等 。
３ ．目前 水 压致裂 法 的适用 范 围 已被 拓 展得 更 宽 ，即产 生 了原生 裂 隙水压 致裂法 （ Ｐ ＨＴ Ｅ 法 ）［。 Ｐ ３ ＨＴ Ｆ法 能够估 算 全应 力张 量 （ １ ６个 分量 ） ，并且 不涉及 钻孔 方 向和材 料属 性等 参数 。
条件 允许 时 ，应将 两种 方法 （ Ｆ Ｈ 、ＨＴ Ｆ Ｐ ）结 合使 用 ， 以取 得更 好 的测试 结果 。
４ ．ＨＦ和 ＨＴ Ｆ法通 常作 为大 型地 下 结构 工程 场地条 件 描述 的一 部分 工作应 用于 石油 、 Ｐ
地热 领域 以及 科学 研究 深部 钻探 中 。
２ 测试 方法简介
细节 及实 例 。
２ ．水压 致 裂法 （ Ｆ）是一 种测 得地 壳 原地 应力 的场地 钻孔 试验 方法 ，这种 方法 也被称 Ｈ
之为 水力 压裂 法 、水力 裂缝 法 ，有 时也称 作微 裂 隙法 。ＨＦ起 源于 最初 发展 于石 油工业 中通
过增 加钻 孔壁 岩体 孔 隙及渗 透性 来提 高石 油产 量 的技术 。 关于 水压 致裂 方法 的详 细历 史 以及 对测 试设 备 、装 置 、测试 数据 的解释 和 原地 应 力的推 导 的完整 描述 可见 于 Ｈ ｉ ｏ Ｂ所 著 书 ａｍｓｎ ］ 中 的介绍 。美 国测 试与 材料 协会 也在较 早 的时候给 出了一套 标准 测试 方法 。成 功 的单次 水 Ｊ 压致 裂测试 一 般 能够给 出与 钻孔 轴线 垂直 的平面 内的原地 应力 状态 （ 括大 小及 方 向 ） 包 。当 钻 孔 和 诱发 水 压裂 缝均 近 于 垂直 时 ，钻 孔轴 线 方 向的应力 分 量被 当作其 中 的一个 主应 力分
地应力
。
水压致裂法原理
测量地应力的水压致裂法是借助封隔器在垂直钻孔中测点处封 隔一段,作为压裂段,通过加压段的水压力,使孔壁岩石破裂,然后用印 模器或通过安装电视照相机,得出压裂裂缝,借助罗盘测定压裂裂缝方 向,并根据压裂时的水压力计算岩体初始应力。 记录仪可测出距孔口不同位置地应力测量压裂曲线图， 经由水 压致裂数据处理软件将所测曲线图进行分析计算各测点的压力大小。， 而后关泵停止施压， 在
压力稳定后， 将之与大气接通。 4） 重张试验。等压裂管道内的压力回零， 再实行第二回次的重张试验， 即让上一次产生的破裂缝重新张开， 并实时记录压力随时间变化的曲线， 关泵后再记录压力随时间变化的衰减曲线， 然后接通压裂管道与大气的连 接， 将压力回零。 5） 印模。用印模胶筒对原生裂缝和产生压裂缝的孔段进行印模， 并对 印模胶筒上的裂缝痕迹进行记录分析， 计算出印模结果和压裂曲线以测出 地应力状态。 。
水压致裂原地应力测量是以弹性力学为基础，并以下面3 个假设
为前提：
（1）岩石是线弹性和各向同性的； （2）岩石是完整的，压裂液体对岩石来说是非渗透的；
（3）岩层中有一个主应力的方向和孔轴平行。
在上述理论和假设前提下，水压致裂的力学模型可简化为一个 平面应力问题，如下：
上图为水压致裂法简化为平面问题的原理图， 由弹性力学计算可得 出，
孔壁夹角为直角的A、B 两个点的应力集中σA、σB 分别为： σA=3σ2-σ1
σB=3σ1-σ2
（1）
临界破裂压力P1 即促使孔壁发生破裂的外加液压与岩石抗张强度 T 加上孔壁破裂处的应力集中的总和相等， 也就是：
P1= T+（ 3σ2-σ1） （2）
但如果岩石中存在着孔隙压力， 则有效应力为区域主应力所替换， 设孔隙压力为Po， σh 为原地应力场中最小水平主应力， 而σH 为最大
水压致裂法地应力测量技术及工程应用
水压致裂法地应力测量技术及工程应用水压致裂法是地应力测量中最常用、可靠的方法之一，论文详细阐述了水压致裂法的测试原理、设备简介以及在现场钻孔中的测试步骤，介绍了如何从压力-时间曲线读取压裂特征值。
并结合测试实例，得出深部岩石三维地应力大小。
标签：水压致裂法；地应力测量；印模实验水压致裂法始于50年代石油开采用到的水力压裂技术，为提高采油量用水压在钻孔中人工制造裂隙。
1987年国际岩石力学会议确定水压致裂法为测定岩石力学的推荐方法之一，是目前测量深部应力最可靠最直接的方法，该方法操作较简单，测值可靠，可进行多次或重复测量[1]。
它是利用膨胀封隔器在已知深度上封隔一段钻孔，然后通过泵入流体对测段增压。
利用记录到的破坏压力、瞬时关井压力和重张压力确定水平主应力值。
由于此方法不需要套芯，克服了应力解除法应用上的缺点，可应用到深井测量，可以在煤矿井巷、水利隧洞、铁路隧道等领域推广使用。
1设备简介中国地质科学院地质力学研究所研发的SY-KX-2011水压致裂测试系统可满足深度两千米以内的裸孔应力测试（图1）。
此设备为单回路地应力测试系统[2]，单回路系统是指只用一个回次即可先后给封隔器和测试段加压，而双回路系统是通过两套独立的系统分别实现做封和实验段加压，双回路系统的优点是可以同时观察试验段和封隔器的压力变化，若封隔器压力不够漏水时，可以及时加压。
较双回路系统省时、准确，更适合孔径较小的钻孔，单回路仅通过一条高压管线（或钻杆）依次对封隔器和加压测试段施加液压，转换通过推拉活塞实现，可实现多次重复测量、任意段测量和小孔径测量等。
主要组成部分如下：1）高压水泵：电动轴向柱塞泵，型號250CY14-1B，最大压力为100MPa，最大流量为75ml/r，最大转速为2500r/min，重量为75kg。
2）高压油管：钢丝编织胶管结构，内径6±0.5mm，工作压力≦50MPa，试验压力51.5 MPa，用量约2捆100m段、20根1m段，配合三通管使用。
岩石力学简答题补充
简答题补充1．简述水压致裂法测量地应力的基本原理及测量步骤并对其优缺点作出评价。
答：基本原理为：弹性力学原理知当一无限体中的钻孔受到无穷远处二维应力场（σ1，σ2）的作用，离开钻孔端部一定距离部位处于平面应力状态：σθ=σ1+σ22+σ1−σ22cos2θσr=0其中，σθ，σr分别为钻孔周边的切向应力和径向应力；θ为周边一点与σ1轴的夹角，当θ=0时，σθ取最小值，此时σθ=3σ2－σ1。
采用水压致裂装置将钻孔中某段隔离起来，并向隔离段注射高压水，当水压超过3σ2－σ1和岩石的抗拉强度T之后，岩石在θ=0处发生开裂，开裂时水压为P i=3σ2－σ1+T，继续增加水压至裂隙深度达3倍钻孔直径，保持压力稳定，测得此稳定压力Ps=σ2，利用上述公式，在测算出岩石抗拉强度T后，就能计算出原岩应力σ1和σ2。
岩石存在裂隙水压P0时Pi=3σ2－σ1+T－P0；若在开裂钻孔中再次注入高压水，使致裂裂隙张开，保持压力稳定，此时测得裂隙重开压力Pr= 3σ2－σ1－P0，结合Ps=σ2就能避开再次测算T而直接计算出σ1，σ2，达到试验目的。
试验步骤为：（1）打钻孔到准备测量应力的部位，并将钻孔中待加压段用隔离器隔离取来；（2）向隔离段钻孔内注入高压水，不断加大水压，至孔壁出现裂隙，记录初始开裂水压Pi；（3）继续施加水压，至裂隙深度达到3倍钻孔直径，关闭高压水系统，保持水压很定，并记录次关闭水压Ps，然后卸压使裂隙闭合；（4）重新向密闭段注射高压水，是裂隙重新打开，并记录裂隙重开时的压力Pr和随后的关闭水压Ps；（5）重复上述步骤2-3次，以提高测试数据的准确性；卸压，退出装置，完成实验。
优缺点评价：水压致裂法认为初始开裂发生在钻孔壁切向应力最小的部位，亦即平行于最大主应力方向，这是基于岩石为连续、均质和各向同性的假设。
如果孔壁本身存在天然节理裂隙，那么初始裂隙可能发生在这些部位，而并非切向最小应力处，因而水压致裂法较为实用于完整的脆性岩石中。
水压致裂法测量地应力试验方案
水压致裂法测量地应力试验方案一、试验目的。
咱们为啥要做这个水压致裂法测量地应力的试验呢？简单说就是想知道地底下那些石头啊、土啊到底承受着多大的压力，这就像是给地球做个体检，看看它内部的“压力指数”，对工程建设、地质研究啥的都特别重要。
二、试验地点。
1. 初步选址。
咱得找个有代表性的地方。
首先得远离那些人类活动特别频繁、可能会干扰试验结果的地方，像大型工厂或者交通枢纽。
考虑到地质构造的多样性，最好是那种既有岩石层又可能有不同岩性交错的地方。
比如说在山区里，有花岗岩、砂岩等不同岩石类型的区域就很不错。
2. 详细勘察。
到了初步选好的地方后，再进行详细的地质勘察。
拿着小锤子、放大镜啥的（当然实际会用更专业的设备啦），看看岩石的纹理、结构，有没有裂缝之类的。
还要查看周边的地形地貌，是不是容易积水，有没有山体滑坡的风险等，毕竟咱要在这儿安全地做试验嘛。
三、试验设备。
1. 水压致裂设备。
这是主角啊！就像一个超级水枪，不过是特别高科技的那种。
它能精确控制水的压力，把水注入到钻孔里，产生裂缝。
要选质量可靠、压力控制精度高的设备。
比如说压力控制能精确到0.1MPa的那种，就像你能精确控制给蛋糕抹奶油的量一样准确。
2. 钻孔设备。
得有个厉害的钻孔机，能钻出又直又深的孔。
这个钻孔机的钻头得是那种耐磨的，像金刚狼的爪子一样坚韧，能轻松穿透岩石层。
钻孔的深度和直径得根据咱们的试验要求来。
一般来说，钻孔深度可能会在十几米到几十米不等，直径大概在50 100毫米之间。
3. 测量仪器。
测量水压的仪器就像是水压的“温度计”，能准确显示水压力的大小。
精度也要高，误差不能太大，不然就像你量身高结果差了好几厘米一样离谱。
还有测量裂缝扩展的仪器，这就像是给裂缝装了个“小眼睛”，能看到裂缝是怎么一点点变大的。
四、试验步骤。
1. 钻孔。
把钻孔机搬到选定的位置，就像搬家似的，只不过这个“家”是在地上挖个洞。
然后小心翼翼地开始钻孔，一边钻一边注意观察钻出来的岩屑。
水压致裂法地应力测试
水压致裂法地应力测试1. 什么是水压致裂法1.1 简单概念嘿，大家好！今天咱们聊聊水压致裂法。
这可不是在海边玩水的方式，而是一种科学的测试方法！简单来说，就是用水的压力来找出地底下的“秘密”。
想象一下，把水压得像个“水压怪兽”一样，把石头“掰”开，然后看看石头里面藏了些什么。
这方法听起来是不是挺有趣的？1.2 为啥用水压？说起水压，这是个聪明的办法。
用水代替其他方法，省事又环保。
想象一下，传统方法可能用炸药，吓得地下小动物四处逃窜，而水压法就乖巧多了。
稳稳当当，既保护了小动物，又能把地下秘密一一揭晓。
2. 测试的步骤2.1 准备工作首先嘛，得准备好一堆设备。
比如，仪器、管道，当然还有源源不断的水。
想象你在厨房，准备开始一场烘焙，先把材料都准备齐全，没什么比这个重要的了！接下来，还得找个合适的地方，最好是比较干燥，不然我们可就要变成“大水怪”了。
2.2 注水测试然后就得开始注水了。
把水像个“小蛇”一样，通过管道注入到岩石缝隙里。
这个时候，水的压力会逐渐增大，那感觉就像一颗气球被不断充气，快要爆炸的样子。
接下来，观察岩石有没有裂缝。
这时候大家就像一群小侦探，目不转睛地盯着岩石，随着压力的增加，究竟会不会“啪”的一声裂开呢？3. 测试结果3.1 裂缝的解读如果岩石真的开裂了，那咱们就找到了重要的信息。
这些裂缝就像是一张地底藏宝图，告诉我们地壳的应力状态。
通过分析这些裂缝，科学家可以研究地下的构造、材料的承载力，真的是不可思议！就好比你在寻找宝藏，发现了一个个线索，让你更接近“终极大奖”。
3.2 应用前景那么，这玩意儿有什么用呢？可以说是大有可为啊！在建筑、矿业、石油勘探等方面，水压致裂法能提供准确的数据，帮助工程师们做出更好的决策，减少风险。
就像你打游戏的时候，提前了解敌人的弱点，会让你更加游刃有余！4. 小结所以说，水压致裂法可不是“玩水”的游戏，而是严肃的科学实验。
它利用水的力量，让我们能够深入了解地球内部的秘密。
水压致裂法的基本原理
水压致裂法的基本原理
水压致裂法（Hydraulic Fracturing）是一种用于增加地下岩
石裂缝以释放天然气、石油和其他地下资源的技术。
其基本原理是
利用高压水和添加剂将岩石层内的裂缝扩大，从而增加天然气或石
油的产量。
在进行水压致裂法时，首先需要在井下钻孔中注入水和一些化
学添加剂，这些添加剂可以降低水的表面张力，并增加水的黏度和
密度。
然后，通过高压泵将这些混合物注入到岩石层中，这样就会
在岩石中形成裂缝。
一旦裂缝形成，压力释放后，岩石就会在裂缝
周围形成孔隙，使得天然气或石油能够流出并被采集。
水压致裂法的基本原理涉及了地下水文地质学、岩石力学和流
体力学等多个领域的知识。
在进行水压致裂法时，需要考虑地下岩
石的特性、地层构造、裂缝扩展机制等因素，以确保裂缝的形成和
扩展符合采集资源的需要。
此外，水压致裂法还需要考虑环境保护和安全性等方面的问题。
在操作过程中，需要控制水和添加剂的使用量，以及合理处理产生
的废水和废料，以避免对地下水和环境造成污染。
同时，也需要注
意地震活动和地质变形等地质灾害的风险，以确保操作的安全性。
总的来说，水压致裂法的基本原理是利用高压水和添加剂将岩石层内的裂缝扩大，从而增加地下资源的产量。
在实际操作中，需要综合考虑地质、环境和安全等多个因素，以确保技术的有效性和可持续性。
水压致裂法基本测量原理
水压致裂法基本测量原理1.简介在油气开采过程中，为了增大油气井的产能，常常采用水压致裂法。
水压致裂法是通过高压水注入井孔，使岩石裂缝扩展，从而提高油气储层的渗透性和可采储量。
本文将介绍水压致裂法的基本测量原理。
2.水压致裂法的原理水压致裂法是一种通过施加高水压力使岩石破裂的方法。
其基本原理如下：注水1.：首先在井口注入高压水，通过油井管道输送到井底。
施加压力2.：高压水在井底形成地层压力，通过岩石裂缝进行传递。
岩石破裂3.：高压水力作用下，岩石裂缝扩展，形成裂缝网络。
油气释放4.：裂缝网络扩展后，储层中的油气得以释放，提高油气井的产能。
水压致裂法的成功与否，关键在于测量和控制施加的水压力及岩石的应力状态。
3.水压致裂法的基本测量原理水压致裂法的基本测量原理包括以下几个方面：3.1压力测量在水压致裂过程中，需要准确地测量施加的水压力，以确保施工的安全性和效果。
压力测量可以采用压力传感器和压力表进行。
压力传感器能够实时监测高压水在井底的压力变化，并转化为电信号输出。
而压力表则是一种直接显示压力数值的仪表。
3.2应力测量应力测量是判断岩石破裂程度和裂缝扩展情况的关键。
常用的应力测量方法有：应变测量-：通过放置应变计在井壁上，测量岩石的应变变化，从而间接反映内部应力的分布情况。
声波测量-：利用地震仪或超声波仪器，测量油井中传播的声波速度变化，推测岩石的应力状态。
裂缝监测-：通过在井口设置裂缝监测仪器，及时记录裂缝的数量、长度和扩展情况。
3.3流量测量流量测量用于测量注入井中的水量，以及裂缝扩展过程中的液体流动情况。
流量测量可以通过安装流量计和计量泵进行。
流量计可以准确记录流体的体积变化，而计量泵则能够控制注入井中的水量。
4.总结水压致裂法是一种常用的油气井开采方法，通过高压水的注入和岩石破裂，可以提高油气储层的渗透性和可采储量。
为了保证施工的安全性和效果，需要进行准确的测量和监测。
本文介绍了水压致裂法的基本测量原理，包括压力测量、应力测量和流量测量。
水压致裂法原理
水压致裂法原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠水压致裂法原理。
你说这水压致裂法啊，就好像是给大地做按摩似的。
想象一下，大地就像一个巨大的面团，而水压就是那双有力的大手，使劲地揉捏着这个面团。
水在压力的作用下，那可是相当厉害的角色。
它就像个小勇士，不断地冲击着岩石呀、土层呀这些“顽固分子”。
水压越来越大，就像小勇士不断积蓄力量，到了一定程度，“啪”的一下，岩石或者土层就被撑开了一条裂缝。
这裂缝可不是随随便便就出现的哦，它是经过水压的不懈努力才产生的呢！就像我们要做成一件事，得不断努力、坚持，最后才能成功。
而且啊，水压致裂法还特别聪明。
它知道该往哪里使劲，哪里比较薄弱就往哪里攻。
这就跟咱人一样，做事得找对方法，找对突破口，不能瞎使劲儿呀！你看那些工程师们，他们可精着呢，通过控制水压的大小、方向，就像指挥一场精彩的音乐会一样，让水压这个小勇士乖乖听话，在该出现裂缝的地方出现裂缝。
说起来，这水压致裂法在很多工程里可都立下了汗马功劳呢！比如采矿的时候，要把那些矿石弄出来，水压致裂法就能帮忙打开通道；还有建房子打地基的时候，也能靠它来让地基更稳固。
它就像是一把神奇的钥匙，能打开很多难题的大门。
咱可别小瞧了这小小的水压，它能发挥出大作用呢！有时候我就想啊，这世界上的各种技术可真是奇妙，一个小小的水压致裂法都能有这么大的能耐。
我们人类的智慧真是无穷无尽呀！所以啊，朋友们，水压致裂法原理虽然听起来有点复杂，但其实就像我们生活中的很多事情一样，只要用心去理解，就会发现它其实很有趣，也很有用。
以后再听到水压致裂法，可别一头雾水啦，咱就可以很自豪地说：“嘿，我知道那是咋回事儿！”这不挺好的嘛！原创不易，请尊重原创，谢谢!。
5.2.3水压致裂法
压致裂裂隙和钻孔试验段的天然节理、裂隙位置、方向和大小。
印模器加压膨胀可使节理裂隙印在 印模器上；通过印模器上的定向系 统便可确定裂隙的方位。
是封闭应力即为Ps。
2
在整个加压过程中，同时记录如图中所示的压力与时间、流量与时间的
关系曲线.再使用适当的方法,从压力-时间曲线可以获得初始开裂压力Pi
和关闭压力Ps,从流量-时间曲线我们可以判定裂隙扩展的深度。
压力
Pi Pr
Ps
Ps P0
时间
流量
时间
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应力最小值和岩石抗拉强度T之和时，在θ=0的部 σ1 位将发生孔壁开裂。
5 如果孔壁发生初始开裂时的水压为Pi时，那么
Pi=3σ2-σ1+T。
σ2
σθ σr
θ σθ
P
σ1
σ2
6 继续注入高压水，裂隙进一步扩展，当裂隙深度达
到3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应力状态，停
止加压，保持压力稳定，将该恒定压力记为Ps，也
继续注入高压水裂隙进一步扩展当裂隙深度达到3倍钻孔直径时此处已接近原岩应力状态停止加压保持压力稳定将该恒定压力记为p与原岩应力相平衡所以p求出岩体应力在初始裂隙产生后将水压卸除使裂隙闭合这时的岩体中是存在裂隙水压p然后再次封隔段加压使裂隙重新打开裂缝重开应力为p钻孔到准备测量应力的部位并将钻孔中待加压段用封隔器封闭起来
1 钻孔受到无穷远处二维应力场（σ1、σ2）的作用，
离钻孔端部一定距离的部位处于平面应变状态。
2 钻孔周边的应力可写成:
σ1
式中:σθ、σr分别表示钻孔周边的切向应力和径向应力; θ表示钻孔上的点与σ1轴之间的夹角。
水压致裂法的应用成果
水压致裂法的应用成果水压致裂法测量地应力院系：地科院姓名：陆凯学号：201622000064提交日期：2016年11月27日摘要：水压致裂法在地质工程中广泛于测量地应力。
传统的水压致裂法理论是建立在弹性力学平面应变理论的基础之上的,用于测量地质条件简单的情况下的二维地应力,但是传统水压致裂法的由于存在许多不足,因此再次出现了提出了三维地应力测量理论,采用最小主应力破坏准则进行水压致裂法三维地量,在测量过程中破裂处的井壁围岩,是在张—张—压或张—压—压的三维应力状态下破裂的,并不符合最大单轴张应力破裂准则的应力条件。
实际应用中存在的两大主要问题:(1)在复杂地质构造或在山区峡谷等复杂地貌条件下,钻孔方向一般并非主应力方向,如果不假定主应力方向那么测试结果对实际生产用处不大;(2)传统水压致裂法确定的钻孔横截面上最大和最小的应力值中,最大应力精度差,最小应力精度高,因此测试结果的整体精度达不到要求精度。
一些学者就三维地应力测量解释进行了卓有成效的探讨,在不同方向的3个或3个以上钻孔内,采用完整岩石段的常规压裂实验,来测量三维地应力状态的三孔交汇水压致裂法来解决第一个问题。
二、三维地应力测量理论该理论方法采用最小主应力破坏准则进行水压致裂法三维地应力测量,其理论模型可以客观地反映水压致裂过程中诱发破裂产生的力学机制]9[。
根据线弹性理论,当钻孔内承受液体压力时,孔壁上某一点(钻孔极系坐标系下极角为θ)的最小主应力可以表示为原地应力张量、内水压力和θ的函数。
当原地应力张量和钻孔空间方位为定值时,则孔壁上的最小主应力表现为随极角θ变化的正弦曲线]10[。
在水压致裂应力测试过程中,随着向密闭的试验段持续泵进流体,最小主应力δ随内水压力的增加而不断减小,直至由压应力变为拉张应力。
当钻孔孔壁某一方位角θ处的δ首先达到该处的岩石抗张强度时,则形成诱发破裂,此时的流体压力为P f(即破裂压力),θ记录了破裂方位。
采用最小主应力破坏准则进行水压致裂三维地应力测量时,该方法在理论上是可行的,还可以避免由于采用最小切向应力准则可能带来的误差。
地应力测量方法
地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔，然后向封隔段注入高压流体，从而确定原位地应力的一种方法。
水压致裂法的2种方法试验设备相同，都有封隔器、印模器，使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。
常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来，假定钻孔轴向为1个主应力方向，岩石均质、各向同性、连续、线弹性，采用抗拉破坏准则，在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝，其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。
在构造作用弱和地形平坦区，垂直孔所测结果可代表2个水平主应力，垂直应力约等于上覆岩体自重，裂缝方位为最大水平主应力方位。
HF法测试周期短，不需要岩石力学参数参与计算，适合工程初勘阶段，不需试验洞，可进行大深度测量，是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。
通过对HF法的改进，德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6 000 m和9 000 m处已成功获得了地应力资料。
HF法是一种平面应力测量方法，为获得三维应力，YMizutaI和M KuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量，我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。
但研究表明，当钻孔轴向偏离主应力方向，其结果就有疑问，要精确获得三维地应力较困难。
为此，文献[7]基于最小主应力破坏准则，对3孔交汇HF法测试理论进行了完善，其有助于提高测量结果的计算精度，但还有待足够的测量数据来验证。
原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展，其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。
HTPF法假定裂隙面是平的，且面上应力一致。
对于深孔三维地应力直接测量，HTPF 法可进行大尺度的地壳地应力测试，很有发展前途。
HTPF法同HF法相比，假设少，不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力，在单孔中便可获得三维地应力。
但用HTPF法测试费时，且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。
2.套钻孔应力解除法套钻孔应力解除法根据解除方式和传感器的安装部位分为探孔应力解除法、孔底应变解除法和孔壁切割解除法。