最大応力計測問題を打開する水圧破砕法国際スタンダードの構築と検証

水力压裂国际标准的建立和验证，克服最大应力测量问题

基本信息

批准号：
18360492
负责人：
伊藤高敏
金额：
--
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

水圧破砕法は,km級の大深度における地殻応力の現位置計測を可能とする唯一の実用的手段として従来から広く用いられてきた.しかし,この方法では,坑井直交面内における最大応力を評価する要領に致命的な欠陥のあることが最近明らかになっている.その原因は,従来の仮定に反し,(a)残留き裂開口幅の存在によって,き裂の開口以前から坑井水圧がき裂内に浸入してしまうこと,(b)加圧システムのコンプライアンスC(システム内の水圧を単位量だけ増加させるのに必要な水の体積,換言すると剛性の逆数)が大きすぎるために,き裂開口の影響が坑井水圧の変化挙動に現れにくいことにある.これらを考慮して大深度での計測を可能にすべく我々は,坑井底部に直径の小さい試験孔(以下,ベビー孔)を新たに掘削して,その中で水圧破砕を実施するという新方式(Baby Borehole Hydro-fracturing, BABHY(ベイビー方式と呼ぶ))を提案した.その実用化を図るために本年度には,当初計画の通りにポンプユニットの製作に成功し,そして,それを組み込んだ,深度1キロまでの測定に耐える地殻応力測定装置の開発に成功した.さらに、地表から掘削された鉛直井に同装置を適用して,深度811mでの実証試験に成功した.また,同フィールド試験で用いたパッカー装置と大型試験片(700×700×1000mm3)による室内水圧破砕実験を実施した,圧力データと模擬地殻応力の関係が,我々の提案する理論(1/2理論と命名)通りであることを再検証した.

过去，液压压裂方法已被广泛用作测量在KM类较大深度的地壳应力位置的唯一实际手段。但是，最近发现该方法在评估井的正交平面中最大应力的方法中具有致命的缺陷。原因是（a）残留裂缝的存在宽度会导致水压甚至在裂缝打开之前（b））加压系统的合规性C渗透到裂缝中（换句话说，增加系统内水压力所需的水量，换句话说，刚性的反面）太大了，因此很难在裂纹的效果中显示出裂纹的效果。考虑到这些因素，我们已经考虑了这一点，为了在大深处进行测量，我们在井底上新钻了一个直径的测试孔（以下简称为婴儿孔），并在其中进行了液压分裂。我们提出了一种钻孔水力裂缝，Babhy（称为婴儿方法））。为了将其纳入今年的实际用途，我们按计划成功地制造了一个泵单元，并开发了一种结构性的测量设备，该设备将其结合起来，并可以承受最高1公里深的尺寸。此外，我们成功地将设备应用于从表面钻出的垂直井上，并在811m的深度下成功地进行了示范测试。我们还使用包装器设备和在现场测试中使用的大型标本（700 x 700 x 1000 mm3）进行了室内液压压裂实验，并重新检查了压力数据和模拟的地壳应力之间的关系，正如我们建议的那样（命名为1/2理论）。