一种深孔压水试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及工程地质勘察中的钻孔压水试验，尤其是涉及一种深孔压水试验装置。该试验装置，包括变径接头、活塞组件、单向阀组件和栓塞胶囊体，通过两条独立且可适时打开或封闭，适时转换的水流通道，既可先行实施压水充胀栓塞胶囊工序过程，随后通过简单操作即可实现适时单向阀功能，封闭压水充胀胶囊水道并形成高压封闭区保证和保持栓塞密封性能，同时一并改变水流通道路径至试验段出水口，即可继续实施压水试验工序过程。这样可省去现有方法中专为压水充胀栓塞所配备和使用的另一套高压充水泵以及全孔长度的高压供水管路。减少所需设备器材配置且降低成本、简化操作。

A Deep Hole Water Pressure Testing Device

【技术实现步骤摘要】
一种深孔压水试验装置
本专利技术涉及工程地质勘察中的钻孔压水试验，尤其是涉及一种深孔压水试验装置。
技术介绍
钻孔压水试验是工程地质勘察中获取岩层水文地质资料的一项重要工作内容。压水试验规程要求“一般每5米孔深实施一段压水试验；宜采用水压式或气压式栓塞”。工程地质勘察生产机组在选择钻孔压水试验技术方案时，根据试验器栓塞的类型和其适用条件，一般浅孔多采用机械顶压式栓塞法，深孔多采用水压式或气压式栓塞法；由于采用气压式栓塞法需另外配备一套高压充气泵或高压气罐作为供气源，从尽量减少试验设备器材配置及现场安全性因素考虑出发，对气压式栓塞法基本已少有选择，目前最广泛使用的多为水压式栓塞法技术方案。工程地质勘察深孔钻探技术按钻进工具可划分为两大类：常规钻具钻进法、绳索钻具钻进法。这两类钻进方法的钻孔压水试验技术方案按栓塞类型多选择采用以下两种：(1)水压式单栓塞法——钻孔从上至下每钻进达到一个试段长度孔深，随即下入水压式单栓塞，进行一次压水试验，然后提出单栓塞试验器，再钻进下一个试段孔深，如此循环直至全孔。(2)水压式双栓塞法——钻进完成全孔后，下入水压式双栓塞，按要求的每一试段长度，沿全孔深逐段分别连续实施完成全孔的压水试验。单栓塞法和双栓塞法均采取先由一根全孔长度单独高压管路供水，通过压水充胀栓塞(单或双)胶囊，使其膨胀起到封隔试验段作用，然后关闭并密封此高压水通道，再通过全孔钻杆柱(压水管)水流通道向压水试验孔段送水，进行压水试验的方法。水压式的橡胶封隔器单栓塞及双栓塞当前国内均有完善的配套定型产品，试验器栓塞耐压一般可达10Mpa～30Mpa压力值，生产机组按所需孔径规格及压力值指标进行型号选择，购置配备投入使用即可。然而，这些钻进工艺所采用的水压式单栓塞和双栓塞压水试验现有技术方案，虽已广泛使用且成熟可靠，但实施应用中仍存在以下问题：(1)需配备一套单独的设施：高压充水泵、以及全孔深的高压供水管路(一般为通水孔约Φ6mm内径的耐压软胶管或钢编软管)；(2)在进行试段正式压水试验工序时，为保证栓塞封隔试段的性能可靠，整个全孔长度高压软管至栓塞胶囊内腔范围均呈高压区，压水试验过程须一直保持密封状态，若出现管路破损或接头漏水使高压区发生泄压情况，将会影响栓塞的密封性，需作补充多次加压操作，甚至可能出现密封性不够致使影响试验，需进行检查泄压原因及部位，再作修理或更换处理。(3)每段压水试验结束，由于单或双栓塞胶囊被高压水膨胀后的泄压回复原状动作，需从地面打开阀门让水在压差作用下沿全孔深的高压软管缓缓流出，所以泄压过程较为费时，特别是深孔条件下，等待泄压的时间过长，且有时出现孔内水位压差异常或地层特殊孔壁不规则影响等情况，使栓塞胶囊不易完全泄压回复原状，造成试验器栓塞难以顺利起拔的情况；(4)在每段下入压水试验器时，为防止全孔深的栓塞水压软胶管与钻杆(压水管)发生降速不均及缠绕现象，需每隔数米与钻杆作细致的捆扎固定，起出试验器时又需将每处捆扎拆分，从而使得下入和起出试验器操作过程较为繁琐和费时。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种深孔压水试验装置。此装置可同时满足选择采用常规钻具或绳索钻具钻进工艺、选择采用水压式单栓塞或水压式双栓塞的深孔压水试验技术方案的需要，在多种不同条件情况下均可分别适用，满足多用途的要求；此装置可省去现有技术方案中水压膨胀栓塞所需的单独一根高压管路，达到了减少配置、降低成本、简化操作的效果，还具备提高和保持栓塞胶囊膨胀后高压区密封性的作用，另外还具有保证压水试验结束后栓塞胶囊的泄压过程快速、可靠的功效，满足多功能的要求。本专利技术采用的技术方案是：一种深孔压水试验装置，包括与钻具连接的变径接头、活塞组件、单向阀组件和栓塞胶囊体，其特征在于：所述活塞组件包括活塞座套和套设在活塞座套内的活塞体，所述活塞体上端伸出活塞座套外与变径接头固定连接；所述活塞体沿轴线方向上平行设有活塞体中心孔和活塞体偏心孔，所述活塞体中心孔设置在活塞体中轴线上；所述活塞体偏心孔上端与变径接头的过流通道连通，下端通过单向阀组件与栓塞胶囊体的胶囊内腔连通，形成第一通道；所述活塞体中心孔上端与变径接头的过流通道连通，所述活塞体中心孔内设有芯管，所述芯管外壁上部与活塞体中心孔孔壁之间设有两组用于密封的活塞体内环密封圈组，两组所述活塞体内环密封圈组之间设有芯管壁对通水眼，所述活塞体中心孔通过芯管壁对通水眼与芯管内腔孔连通，所述芯管下端穿过单向阀组件与栓塞试验器芯管连通，所述栓塞试验器芯管下端穿过胶囊内腔与试验段花管出水口连通，形成第二通道。作为优选，所述单向阀组件包括设置在活塞体偏心孔出水口的单向阀座、与单向阀座配合的单向阀、单向阀弹簧和单向阀弹簧座体，所述单向阀弹簧座体上端通过螺纹与活塞座套下端固定连接，所述单向阀弹簧座体中部设有阀座偏心孔，所述单向阀的阀杆设置在阀座偏心孔内，所述单向阀弹簧上端抵靠在单向阀上端的阀盖上，下端抵靠在单向阀弹簧座体上；所述单向阀阀盖与单向阀座分离，所述活塞体偏心孔与阀座偏心孔导通；所述单向阀阀盖与单向阀座贴合，所述活塞体偏心孔与阀座偏心孔截断。进一步的，所述阀座偏心孔下端的单向阀出水接口通过高压短管与胶囊内腔连通。更进一步的，所述单向阀弹簧座体下端通过螺纹与连接套的上端固定连接，所述连接套的下端通过螺纹与栓塞试验器上连接套固定连接，所述栓塞胶囊体与栓塞试验器上连接套固定连接；所述高压短管设置在连接套内，所述高压短管的与胶囊内腔进水接口连通。作为优选，所述活塞体中心孔为阶梯孔，上部孔径大于下部孔径；所述芯管上部与活塞体中心孔的下部小孔之间通过两组活塞体内环密封圈组形成密封，所述钻具通过变径接头带动活塞体相对活塞座套向下运动，下降到芯管壁对通水眼与活塞体中心孔的上部大孔对应，活塞体中心孔通过芯管壁对通水眼与芯管内腔孔连通。作为优选，所述芯管下端的芯管出水接口与栓塞试验器芯管上端的进水接口连通。作为优选，所述单向阀弹簧座体与芯管外壁之间设有单向阀弹簧座芯管密封圈组。作为优选，所述单向阀弹簧座体与活塞体之间设有定位杆。本专利技术取得的有益效果是：1、本专利技术仅需使用现有钻进工艺所配备相同一套高压泵及供水管路，通过新型压水试验装置的两条独立且可适时打开或封闭适时转换的水流通道，既可先行实施压水充胀栓塞胶囊工序过程，随后通过简单操作即可实现适时单向阀功能，封闭压水充胀胶囊水道并形成高压封闭区保证和保持栓塞密封性能，同时一并改变水流通道路径至试验段出水口，即可继续实施压水试验工序过程。这样可省去现有方法中专为压水充胀栓塞所配备和使用的另一套高压充水泵以及全孔长度的高压供水管路。减少所需设备器材配置且降低成本、简化操作。2、适用性广：本专利技术可同时满足常规钻具或绳索钻具钻进工艺中，选择采用的水压式单栓塞或水压式双栓塞的钻孔压水试验技术方案的需要，在上述多种不同条件情况下均可直接适用。3、功能多：现有方法中，实施压水试验时间段为保持栓塞封隔试段的性能，整个全孔长度的高压软管至胶囊内腔范围区均须保持高压密封状态；试验结束，胶囊内腔的水流泄压，需沿全孔深的小内径孔的高压软管缓缓流出，泄压过程费时且效果受外部条件限制。此新型压水试验装置的设计原理与结构，改进成试段压水试验时间段时，仅试验装置内单向阀盖受压缩到位以后至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深孔压水试验装置，包括与钻具连接的变径接头(1)、活塞组件、单向阀组件和栓塞胶囊体(8)，其特征在于：所述活塞组件包括活塞座套(21)和套设在活塞座套(21)内的活塞体(22)，所述活塞体(22)上端伸出活塞座套(21)外与变径接头(1)固定连接；所述活塞体(22)沿轴线方向上平行设有活塞体中心孔(27)和活塞体偏心孔(23)，所述活塞体中心孔(27)设置在活塞体(22)中轴线上；所述活塞体偏心孔(23)上端与变径接头(1)的过流通道(11)连通，下端通过单向阀组件与栓塞胶囊体(8)的胶囊内腔(81)连通，形成第一通道；所述活塞体中心孔(27)上端与变径接头(1)的过流通道(11)连通，所述活塞体中心孔(27)内设有芯管(4)，所述芯管(4)外壁上部与活塞体中心孔(27)孔壁之间设有两组用于密封的活塞体内环密封圈组(26)，两组所述活塞体内环密封圈组(26)之间设有芯管壁对通水眼(24)，所述活塞体中心孔(27)通过芯管壁对通水眼(24)与芯管(4)内腔孔连通，所述芯管(4)下端穿过单向阀组件与栓塞试验器芯管(7)连通，所述栓塞试验器芯管(7)下端穿过胶囊内腔(81)与试验段花管出水口连通，形成第二通道。...

【技术特征摘要】
1.一种深孔压水试验装置，包括与钻具连接的变径接头(1)、活塞组件、单向阀组件和栓塞胶囊体(8)，其特征在于：所述活塞组件包括活塞座套(21)和套设在活塞座套(21)内的活塞体(22)，所述活塞体(22)上端伸出活塞座套(21)外与变径接头(1)固定连接；所述活塞体(22)沿轴线方向上平行设有活塞体中心孔(27)和活塞体偏心孔(23)，所述活塞体中心孔(27)设置在活塞体(22)中轴线上；所述活塞体偏心孔(23)上端与变径接头(1)的过流通道(11)连通，下端通过单向阀组件与栓塞胶囊体(8)的胶囊内腔(81)连通，形成第一通道；所述活塞体中心孔(27)上端与变径接头(1)的过流通道(11)连通，所述活塞体中心孔(27)内设有芯管(4)，所述芯管(4)外壁上部与活塞体中心孔(27)孔壁之间设有两组用于密封的活塞体内环密封圈组(26)，两组所述活塞体内环密封圈组(26)之间设有芯管壁对通水眼(24)，所述活塞体中心孔(27)通过芯管壁对通水眼(24)与芯管(4)内腔孔连通，所述芯管(4)下端穿过单向阀组件与栓塞试验器芯管(7)连通，所述栓塞试验器芯管(7)下端穿过胶囊内腔(81)与试验段花管出水口连通，形成第二通道。2.根据权利要求1所述的深孔压水试验装置，其特征在于：所述单向阀组件包括设置在活塞体偏心孔(23)出水口的单向阀座(31)、与单向阀座(31)配合的单向阀(32)、单向阀弹簧(33)和单向阀弹簧座体(34)，所述单向阀弹簧座体(34)上端通过螺纹与活塞座套(21)下端固定连接，所述单向阀弹簧座体(34)中部设有阀座偏心孔(35)，所述单向阀(32)的阀杆设置在阀座偏心孔(35)内，所述单向阀弹簧(33)上端抵靠在单向阀(32)上端的阀盖上，下端抵靠在单向阀弹簧座体(34...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华，李汉桥，谢实宇，袁宜勋，刘冲平，张海平，房艳国，陈长生，李红星，胡少康，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，长江三峡勘测研究院有限公司武汉，
类型：新型
国别省市：湖北,42