一种基于岩心直径测量现今地应力的测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于岩心直径测量现今地应力的测量装置。

背景技术：

在油气勘探开发过程中，现今地应力的方向影响和控制着油、气、水的运移，通过研究现今地应力，可以为油气田开发中注采井网的布置、调整以及后期压裂增产措施的实施等提供有益的参考。

申请公布号为CN104697672A的中国发明专利申请文件公开了一种利用油井岩心测地应力的装置，该装置包括三角支架，三角支架上方支撑有试验平板，试验平板上部依次安装有水平器、激光发射器、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏以及微测目镜，水平器用于检验试验平板是否水平，单缝用于形成线光源，微测目镜用于测量数条亮纹的间距；该装置还包括岩心直径-双缝转换器，转换器主体为凹字型结构，左侧上部连接调节轴，右侧内部安装匀压弹簧组，匀压板通过匀压弹簧组与转换器主体的右侧凸起连接，转换器主体的中部凹槽处用于放置岩心，岩心下方设有底盘方位角。

使用该装置测量地应力时，首先将定向处理后的岩心放在转换器主体的中部凹槽处，记录岩心标志线对应的方位角数值；然后调节试验平板使其处于水平状态、调节岩心直径-双缝转换器使其处于水平状态；接下来调节双缝间距同时打开光源，调节光源高度使光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；之后控制单缝与双缝间的距离，调节双缝凸槽相对双缝凹槽的位置，调节出现在光屏上的光的强度，多次测量双缝到屏的距离求取平均值；最后经过一系列计算得到不同方向上岩心的应变值、确定最大主应力、最小主应力方向。

该装置实用性强，可以在油田岩心库使用，实现岩心全取心段的地应力方向、大小的确定，然而，使用该装置测量时的操作步骤十分繁琐，需要经过一系列的调节过程以及多次测量双缝到屏的距离求取平均值的过程，费时费力，不能简易、快速的测量现今地应力，无法满足快速测量地应力大小变化的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于岩心直径测量现今地应力的测量装置，以解决现有的测量装置不能简易、快速的测量地应力大小变化的问题。

为实现上述目的，本实用新型的基于岩心直径测量现今地应力的测量装置采用如下技术方案：

基于岩心直径测量现今地应力的测量装置包括底座，底座上设有用于沿径向从两侧夹住岩心的两侧夹持单元，其中至少一侧夹持单元为活动夹持单元，两侧夹持单元之间形成用于放置岩心的岩心放置空间，底座上对应岩心放置空间设有岩心放置位，两侧夹持单元均具有用于与岩心外周面配合的夹持面，且至少一侧夹持单元的夹持面由压力传感器的测量面形成，测量装置还包括用于对活动夹持单元施加弹性力将其压在岩心上的压簧和用于指示岩心方位角的方位指示结构。

使用本实用新型的测量装置测量地应力时，首先将岩心放好，记录此时岩心对应的方位角，然后使两侧夹持单元相对靠近夹住岩心，并记录此时压力传感器的测量值，接下来将岩心转过一定角度后，重复上述过程，直到岩心转过完整一周后停止测量，根据岩心方位角与压力的对应关系确定岩心所在深度地层的应力大小变化。与现有测量装置需要经过一系列调节过程及多次测量双缝到屏的距离求取平均值的过程相比，本实用新型的测量装置操作简单，能够实现简易、快速的测量地应力大小变化。

为了更精细的测量地应力，岩心每次旋转的角度一般都很小，如果岩心每转过一定角度都需要测量人员手动将岩心拿起然后对准相应刻度再放下，则不仅对测量人员的要求较高，而且也难以保证每次手工操作的误差都处于能够接受的范围。为了更方便的控制岩心转动，在上述基本方案的基础上，进一步地，在底座上设有用于支撑岩心并带动岩心绕其中心轴线旋转的转盘，转盘上设有用于供推杆插入的插孔。将推杆插入插孔后推动推杆便可带动转盘进而带动岩心旋转。

两侧夹持单元均包括夹板，其中一侧夹持单元的夹板上设有压力传感器，压力传感器的测量面构成该侧夹持单元的夹持面。夹持单元结构简单，便于实现。

底座上设有压簧固定板，压簧两端分别与压簧固定板和活动夹持单元固连。

压簧并排设有两个以上。使岩心受力更均匀，压力传感器读数更准确。

附图说明

图1为本实用新型的地应力测量装置的具体实施例的结构示意图；

图中：1-底座；2-转盘；3-压簧固定板；4-压簧；5-固定夹板；6-压力传感器；7-岩心；8-活动夹持单元；9-固定夹持单元；10-活动夹板；11-插孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的基于岩心直径测量现今地应力的测量装置的具体实施例，如图1所示，包括底座1，底座1上设有用于沿径向从两侧夹住岩心7的两侧夹持单元，其中一侧夹持单元为活动夹持单元8，另一侧夹持单元为固定夹持单元9，两侧夹持单元之间形成用于放置岩心7的岩心放置空间，底座1上对应岩心放置空间设有岩心放置位。两侧夹持单元均具有用于与岩心7外周面配合的夹持面。固定夹持单元9包括固定夹板5，固定夹板5朝向活动夹持单元8的表面构成固定夹持单元9的夹持面。活动夹持单元8包括活动夹板10，活动夹板10上设有压力传感器6，压力传感器6的测量面构成活动夹持单元8的夹持面。

测量装置还包括用于对活动夹持单元8施加弹性力将其压在岩心7上的压簧4。底座1上设有压簧固定板3，压簧4两端分别与压簧固定板3和活动夹持单元8固连。压簧4的数量可以根据岩心7大小设置，本实施例中，压簧4并排设有两个，目的是使岩心7受力更均匀，使压力传感器6读数更准确。当然，当岩心7体积较小时也可以只设一个压簧4，而当岩心7体积较大时，可以根据需要并排设置多个压簧4。

在测量时需要频繁的转动岩心7，以得到不同方位角对应的岩心直径变化。岩心7每次旋转的角度都很小，一般为5°-10°，如果岩心7每转过一定角度都需要测量人员手动将岩心7拿起然后对准相应刻度再放下，则不仅对测量人员的要求较高，而且也难以保证每次手工操作的误差都处于能够接受的范围。为了更方便的控制岩心7转动，在底座1上设有用于支撑岩心7并带动岩心7绕其中心轴线旋转的转盘2，转盘2上设有可供推杆插入的插孔11，将推杆插入插孔11后推动推杆带动转盘2转动。底座1上还设有刻度，转盘2每转动一定角度，对应的岩心方位角可通过底座1上的刻度读取。当然，在其他实施例中，还可以将现有的刻度盘固定到底座上作为方位指示结构。

使用本实用新型的测量装置测量现今地应力时，测量步骤如下：（1）控制活动夹持单元8背向固定夹持单元9活动，让出足够空间，将已经定向处理过的岩心7放到转盘2上，并记录此时岩心标志线对应的方位角；（2）缓慢松开活动夹持单元8，使活动夹板10在压簧4的推动下逐渐朝向岩心7移动，直到压力传感器6的测量面与固定夹持单元9的夹持面共同将岩心7夹住，记录此时对应压力；（3）控制活动夹持单元8背向岩心7活动，留出能够使转盘2带着岩心7转动的空间，将推杆插入插孔11，推动推杆带动转盘2转过设定角度后取走推杆，记录此时的岩心方位角；（4）重复前述步骤（2）、（3），直到岩心7转过完整一周后停止测量。全部测量结束后得到关于岩心方位角与对应压力的数据集。

岩心存于地下时在不同方向受到地应力的大小不同，岩心取出后，由于应力释放，岩心在不同方向上的直径（对应于局部径向尺寸）将存在差异，在最大主应力方向上，岩心的直径最大，压力传感器的读数也最大；在最小主应力方向上，岩心的直径最小，压力传感器的读数也最小。

岩心方位角与地应力方向存在对应关系，该关系在对岩心进行定向处理时就已经确定好。在此基础上，通过压力传感器的数值变化，可以得到岩心直径大小变化情况，由于岩心直径大小与地应力大小是相对应的，进而便可确定地应力大小变化情况。

与现有测量装置需要经过一系列调节过程及多次测量双缝到屏的距离求取平均值的过程相比，本实用新型的测量装置操作简单，能够实现简易、快速的测量地应力，对于油气田开发中注采井网的布置、调整以及后期压裂增产措施的实施等都具有重要的意义。

上述实施例中，两侧夹持单元的其中一个为固定夹持单元，另一个为活动夹持单元。在其他实施例中，两侧夹持单元也可以均为活动夹持单元。

上述实施例中，活动夹持单元上设有压力传感器，压力传感器的测量面构成活动夹持单元的夹持面。在其他实施例中，也可以将压力传感器设置在固定夹持单元上，压力传感器的测量面构成固定夹持单元的夹持面；或者，固定夹持单元与活动夹持单元上均设置压力传感器，两侧夹持单元的夹持面由对应的压力传感器的测量面形成。

上述实施例中，在底座上设有转盘，通过转盘带动岩心旋转。在其他实施例中，也可以不设转盘，测量人员通过手拿手放的方式来控制岩心转动，缺点是测量不方便且误差较大。