原地应力测量 水压致裂法和套芯解除法（修订）编制说明.doc

1地震行业标准 《原地应力测量 水压致裂法和套芯解除法 （修订） 》征求意见稿编制说明一、标准制定背景及任务来源（一）制定背景（一）制定背景随着近年来国家基础建设投入的增加，众多地震地质相关研究项目，如大震危险区判定、强震分析预测，以及一系列重大工程建设中，开展了地应力测量工作并起到积极作用其中作为主要手段的水压致裂测量技术因其优点明显更为研究人员重视，并在各技术环节经多年摸索改进取得了显著进步，目前该技术除主要用于测量原地平面应力外，也推广用于进行交汇3 孔（或多于 3 孔）的三维地应力测量、单孔裂隙重张测量三维地应力等方面考虑到水压致裂测量技术快速发展的诸多方面尚无规范的技术标准可循，因此有必要开展与当今学科发展、地震科研以及重大工程防震减灾实际应用相适应的技术标准研究，以规范和促进该学科的更好发展，本标准就是在这样的背景下开始制定的二）任务来源（二）任务来源上述背景下，地壳应力研究所于 2010 年申报了地震行业科研专项项目——水压致裂法原地应力测量技术标准研究，同年底中国地震局下发《关于 2011 年度地震行业科研专项经费项2目总预算的批复》 （中震函[2010]340 号） ，本项目获准立项并启动，研究的起止时间为 2011 年 2 月至 2013 年 12 月。

项目任务之一为编写水压致裂原地应力测量技术标准建议稿一份，中国地震局政策法规司考虑到与原地应力行业标准DB/T 14-2000（以下简称“旧标准” ）的衔接，建议本项目研究完成后对原标准进行修订，推出标准修订版（以下简称“新标准” ） ，因此课题组在行业项目研究的同时也开始进行了新标准的修订工作，经过 3 年多的努力，完成了新标准的征求意见稿二、主要工作过程新标准的研究过程，可分为两个阶段：（一）行业项目进行期间对水压致裂技术的研究（一）行业项目进行期间对水压致裂技术的研究在行业项目开展期间，项目组对水压致裂法的规范化测量程序、水压致裂测量系统技术指标评价、水压致裂原地测量记录关键参数的解释与确定方法、水压致裂测量方法的技术适用性研究、水压致裂三维应力测量的测量程序等多方面进行了研究确定了水压致裂测量方法（包括水压致裂平面应力测量、多孔交汇水压致裂法三维应力、单孔原生裂隙重张水压致裂法三维应力等）诸多环节的具体技术标准，规范了测量程序与技术要求，提出原地测量关键参数的解释与确定方法项目实施分 3 年进行，每年的主要研究内容与进展如下：2011 年：提出规范化测量程序与技术要求、水压致裂测量系统的技术指标与其适用性的评价研究、水压致裂原地测量记3录关键参数的解释与确定方法。

2012 年：水压致裂原地应力测量方法的技术适用性研究、不同测量方法测量成果的对比分析、岩体原地抗载强度的水压致裂测量方法、编撰初步成果报告稿，提交专家咨询与审查2013 年：水压致裂三维应力测量测量程序与技术要求、岩体高压透水性的测量程序与技术要求、专家咨询审查会、提交水压致裂原地应力测量技术标准建议稿至 2013 年年底，项目顺利按要求执行完毕，完成了水压致裂原地应力测量技术标准的建议稿编写二）行业项目完成后对旧标准的完善修订工作（二）行业项目完成后对旧标准的完善修订工作2014 年，进行了旧标准中水压致裂部分的修改，包括原水压致裂平面应力测量的更新改进，增添了多孔交汇法水压致裂三维应力测量方法、单孔原生裂隙重张水压致裂三维应力测量方法；原标准中的套芯应力解除部分，因为技术变动少，基本保留，并在附录部分增加了相关方法的计算公式等召开了多次专家讨论会，针对标准稿的结构与具体细节进行了深入分析和讨论，项目组对发现的问题进行改进，吸收有益建议，不断地对新标准进行了改善至此，新标准稿顺利完成三、编制原则和主要内容确定的依据（一）主要的参考来源（一）主要的参考来源新标准在编制过程中，主要参考了以下规范或文献：1.DB/T 14-2000 中华人民共和国地震行业标准-原地应力4测量水压致裂法和套芯解除法技术规范。

2.DL/T 5331-2005 中华人民共和国电力行业标准水电水利工程钻孔压水试验规程3.ISRM suggested methods for rock stress estimation-part3: Hydraulic fracturing(HF) and/or hydraulic testing of pre-existing fractures(HTPF).4.国际岩石力学学会关于岩石应力估算的建议方法——水压致裂法及原生裂隙水压致裂法，地壳构造与地壳应力，2009年第 2 期5.ASTM: standard test method for determination of in-situ stress in rock using hydraulic fracturing method6.刘允芳，刘元坤，单钻孔中水压致裂法三维地应力测量的新进展，岩石力学与工程学报，25 卷增 2，2006,；7.景锋，原生裂隙水压致裂法三维地应力测量研究，岩土工程学报，31 卷 11 期，20098.刘允芳，水压致裂法三维地应力测量在工程中的应用，长江科学院院报，2003 年 4 月第 20 卷第 2 期。

9.刘允芳，尹健民，在一个铅垂钻孔中水压致裂法三维地应力测量的原理和应用，岩石力学与工程学报，2003 年 4 月第22 卷第 4 期10.王成虎，地应力主要测量和估算方法回顾与展望，地质论评，2014 年 9 月，第 60 卷第 5 期511.F. H. Cornet and B. Valette，In Situ Stress Determination From Hydraulic Injection Test Data，Journal of geophysical research, 1984, VOL. 89, NO. B13 （二）公式指标的出处与主要内容确定依据（二）公式指标的出处与主要内容确定依据标准修订稿中的公式与指标大多数引自上述参考标准或参考文献，少量指标源自实际测量经验值简单列举如下：1.源自旧标准 DB/T 14-2000 的有:第 6 章：钻孔倾斜度不超过设计要求 1°；探洞内测段深度应超过硐室直径 2～3 倍；封隔器胶面长度 1m；压力泵工作压力宜不小于 25MPa，深孔地区宜大于 35MPa；压力传感器精度优于 0.5%，量程范围宜为 0～60MPa；流量传感器量程不小于 20L/min，记录精度优于 0.5 L/min；定向器记录精度优于3°；钻杆密封性检测量验压力大于 12MPa；各重张间隔不小于1min；印模保压时间至少 30min。

第 7 章：围压标,定机额定工作压力不小于 60MPa；手动油压泵额定工作压力不小于 80MPa；压力表量程宜为 0～60MPa，灵敏度 0.2MPa；定向设备误差在 3°内；小钻孔钻头直径宜用26mm、36mm；套芯钻孔直径应为小钻孔直径的 2.5 倍以上；钻头直径误差应不超过 1.5mm；在测点预定方向打直径为75mm～130mm 钻孔；用锥形钻头钻漏斗状起导正作用深 50mm 喇叭口；取小钻头钻出测量小钻孔深度 350mm～500mm；岩心管长6度应大于 1m；提出信号电缆前应有 5min～10min 的稳定读数；套芯钻进前仪器预热 15min 以上；匀速钻进 400mm～500mm 采出岩心；每钻进 10min 记录一次传感器各元件仪器读数；围压标定变化 1MPa 记录一次仪器读数；计算二维应力有效实测数据不少于 5 个；用于计算三维地应力有效实测数据不小于 9 个；2.源自 ISRM suggested methods for rock stress estimation-part3:hydraulic fracturing(HF) and/or hydraulic testing of pre-existing fractures(HTPF)的有:第 6 章：多个测段宜分布于 50m 范围内；座封压力 2 MPa～4MPa；压力维持在一稳定水平，一般持续 5 分钟；全部采用原生裂隙分级压力重张测段数据，需要 6 个或 6 个以上（考虑到测量的不确定性，一般需要至少 8 个） ；3.源于实践经验的有:第 6 章：平孔钻进方向微上倾 3°～5°；地下开挖体内测点各孔深度宜为 25 m～30m。

标准主要内容在确定时，在文字上尽量依循旧有标准或规范的约定，在原理和操作程序上，适当参考了有关参考文献，部分细节归纳自长期工作中积累的实际经验，说明如下：1)水压致裂法二维应力测量与套芯解除法应力测量的主要内容源自于旧标准2)单孔裂隙重张法水压致裂三维应力测量主要内容及操作等来源于国际岩石力学学会建议方法，并适当参考了文7献内容3)多孔交汇法水压致裂三维应力测量的主要内容源于参考文献，以及长期实践工作中积累的经验4)资料性附录内容，源自旧有标准以及参考文献三）与旧标准相比改变内容说明（三）与旧标准相比改变内容说明与旧标准相比，新标准稿中增加了水压致裂三维应力测量部分，并将旧标准中分别属于水压致裂、套芯解除两章的报告编写部分去除，合并编辑后独立列为一章，且在附录增加了水压致裂二维、三维测量的有关计算方法增加的水压致裂三维测量方法，有两种方式，一是多孔交汇法，二是原生裂隙重张法，之所以加入该类测量，是由于该类水压致裂测量方法技术原理相对成熟，操作简便，且已经在多类工程中进行应用，但目前缺乏相应的标准与规范，因此在修订时加入，以给相关实际测量提供指导和依据为便于使用者查阅与研究，标准附录部分增加了水压致裂二维、三维计算方法和有关推导公式。

四、采用国际标准为与国际标准一致，本标准在编写时参考了 ISRM suggested methods for rock stress estimation-part3: hydraulic fracturing(HF) and/or hydraulic testing of pre-existing fractures(HTPF)以及 ASTM: standard test method for determination of in-situ stress in rock 8using hydraulic fracturing method 等国际标准中有关水压致裂操作手段和技术的内容，并引用其相关符号、术语、操作描述五、重大分歧意见的处理经过和依据标准在编写过程中，召开过专家咨询、修改讨论等共计 7次会议，具体时间和内容见表 1表表 1 1 历次工作会议情况表历次工作会议情况表会议序号召开时间主题参加人员成果12011.6.21项目咨询及启动会课题组全体成员及部分专家讨论项目研究思路及初步设想22012.9.26执行进度汇报课题组部分成员和地震局、山东局部分领导、部分专家进度汇报及水压致裂标准草稿的介绍32013.1.22项目咨询汇报会课题组成员及部分专家对标准结构进行修改42013.11.28汇报与讨论会课题组成员及专家对标准稿进行了部分增减52014.7.4修订稿介绍与征求意见会议课题组成员及部分专家对修订稿进行了部分内容修订和调整962014.9.21地震局项目验收汇报地震局考核专家组项目结题验收通过72014.12.12修订稿介绍与征求意见会议课题组成员及部分专家内容和细节修改专家们对标准稿的结构、内容、文字、细节操作等多方面提出了宝贵的意见和建议，课题组进行了认真分析，对初稿作了相关修改和补充，下面是过程中一些主要的会后意见与修改处理：1.第 3 次会议——专家们认为，最初标准草稿中的高压压水与高压渗透性测量，从原理、性质等多方面不符合地应力测量范畴，不应该列入标准中，课题组表示认同，并在其后将之从标准稿中剔除。

2.第 4 次会议——专家认为，原定的标准稿分为文本部分和技术部分两册，建议把技术部分作为附录合并归入标准稿，不仅结构简单，也便于测量人员翻阅和参考，课题组采纳该意见，在标准稿后增加了有关测量方法的计算公式等。