一种岩层变形破坏特征的井孔多参量探查方法

• 摘要：

  本发明公开了一种岩层变形破坏特征的井孔多参量探查方法,本发明采用BOTDR分布式光纤单端测试的方式,在深钻全孔深采集应变数据,有利于反映工作面采动后上覆地层的不同深度位置、不同岩层在变形过程中的地质体表现出的挤压、拉张、剪切等变形特征.形成有效的线性测试全钻孔控制深度地层的变形,弥补原有点式数据采集容易出现数据体遗漏的不足.并且测试方法在测试更加清晰直观,拥有更高的准确度和精度,能够实现对垮落带和导水裂缝带高度的准确判断.其结合并行电法测试技术的地电场响应分析,能够实现定性到定量的精确化判断,有效提高测试准确性,控制其他干扰因素.

• 专利类型：

  发明专利

• 申请/专利号：

  CN201611168506.9

• 申请日期：

  2016.12.16

• 公开/公告号：

  CN106772678A

• 公开/公告日：

  2017-05-31

• 发明人：

  张平松 张丹 赵伟 程桦 汪敏华 刘满才 许时昂 吴荣新 郭立全

• 申请人：

  安徽理工大学

• 主分类号：

  G01V11/00(2006.01)I,G,G01,G01V,G01V11

• 分类号：

  G01V11/00(2006.01)I,G,G01,G01V,G01V11,G01V11/00

• 主权项：

  一种岩层变形破坏特征的井孔多参量探查方法,其特征在于:包括有如下步骤:(1)构建深钻分布式全空间测试系统,首先在地面施工钻孔,钻孔深度是从地面垂向经岩层抵工作面回采深度,其次将温度补偿光缆、应变光缆、探测电极单侧固定于PVC套管外侧,制成观测线束,通过牵引绞车和牵引重锤将观测线束牵引入钻孔,其中所述的应变光缆采用两种测试光缆,即钢绞线式应变传感光缆和定点式应变传感光缆,将钢绞线式应变传感光缆和定点式应变传感光缆同时固定在PVC套管的外侧,所述的钢绞线式应变传感光缆为全分布式测点捕捉,定点式应变传感光缆为定点间距2m,其中探测电极采用不同间距布置方式,观测线束由牵引重锤引至目标深度后,依据地层条件分段注浆,使得观测线束能够与钻孔围岩全面耦合,可以协调地层变形,感测被测区域地球物理场中地电场及应力应变场参数的变化特征,最后在控制测区范围内获得综合数据体;(2)深钻分布式全空间数据采集,使用BOTDR数据采集装置分别采集应变测试光缆和温度补偿光缆的测试数据,二者采用相同的数据采集参数,当上覆地层产生变形,观测线束将随地层的形变发生同步变形,此时观测线束外侧应变传感光缆将产生相应的应变量,可以获得应变传感光缆沿观测线方向各自的应变数据特征,温度补偿光缆为松套铠装,在变形过程中不受协同变形的影响,用以配准地层不同深度温度差异对于应变光缆测试结果的影响;其中地电场相关数据采集使用并行电法仪,采用单极供电、偶极子供电两种方式进行数据采集与处理;整个的数据采集是设计工作面通过钻孔位置前150m和经过钻孔位置后150m的区间范围为测试敏感区域,实施数据监测采集;(3)数据的分析,获得深钻测试区域范围内全空间应变与地电场的特征剖面,其过程包括两种组合方法数据单独解编,1)对测试数据解编,剔除数据异常点及数据采集全区段异常时间下的测试数据,并转换成所需的文件格式,2)对测线范围内应变数据做温度补偿数据解编,校准地层不同深度位置的温度补偿光缆测试结果,剔除由于环境影响引起温度异常干扰,3)测试数据的配准,用于应变数据的配准,由于BOTDR分布式光纤在测试过程中其同时敏感于应变和温度,通过温度补偿光缆测试数据对应变传感光缆测试数据进行配准,消除温度干扰影响,使得测试数据准确性得到提高,4)数据分析与表达,设置第一次数据采集为初始数据,后期采集数据体作为对比数据,与之进行作差实现对回采过程中岩体结构变形的连续比较,其中应变数据通过积分计算获得相应二维空间内的位移场变化情况;并行电法数据采取钻孔测线全电场解编,对数据进行异常校正,剔除异常点位电流,根据电极供电特征,置换数据反演文本格式,建立地面深钻区域范围内的空间坐标,并开展网格划分,单元格划分为矩形网格,借助数据反演软件,采用收敛程度较好的最小二乘法,通过有限元法计算测试区域模型相应数据,之后对比实测视电阻率和计算视电阻率,取最小误差分析解,获得网格单元内反演电阻率情况,最后提取数据并绘制应变场与位移场的分布曲线、等值线图及相关剖面图,综合由应变与地电场信息反映测试区域的破坏情况;(4)深钻分布式光纤测试技术的分析与评价,结合区域钻孔的成果及不同岩性的相关基础岩石力学参数,对测试区域内上覆岩层在变形过程中的变形机理进行分析,进而解释、评价地层形变特征,光纤测试技术规定拉应变为正,压应变为负,并行电法则以电阻率信息变化表示,其岩体结构的密实程度、破碎及含水状况不同表现出不同的电阻率值变化特征,通过地层位移及电阻率值两种方法综合评价,获得变形与破坏特征,实现测试技术中定性到定量目的,结合钻孔测试地质条件,探测孔深控制区域内地层的下沉、离层、裂隙发育、挤压破碎等异常位置,并根据异常差异定量评价岩层结构变形特征,根据钻孔布置与工作面回采位置的空间关系,钻孔可以连续观测工作面推进至钻孔位置前200m至推过孔位处200m的数据,进一步认识与研究工作面采动前至破坏稳定的全空间变形特征.