一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，包括顺次连接的套管组件、上止水组件及下止水组件，套管组件内设置有水泵和测压管，水泵连接有出回水管路系统；上止水组件和下止水组件均包括伸缩进水管，伸缩进水管外壁设置有至少一个橡皮球止水塞，橡皮球止水塞可随伸缩进水管的伸缩而收缩或挤压膨胀，上止水组件和下止水组件的伸缩进水管相互连通，上止水组件的伸缩进水管与所述套管组件内的水泵连通。本实用新型专利技术可一次性成孔后再根据需要试验的地层进行分层试验，对试验段顶底板位置控制精准，节省了多次分段试验反复洗孔、安装等重复的工作，止水可靠,操作简单,经济耐用。

A top pressure stratified water pumping and water injection test system for the same diameter borehole

【技术实现步骤摘要】
一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统
本技术涉及抽注水试验系统，属于岩土工程勘察
，具体涉及一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统；同时，本技术还基于该同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，公开了一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验方法。
技术介绍
钻孔分层抽水、注水试验是水文地质勘探、资源地质勘探、生产补充勘探、水源地地质勘探和工程地质勘探必须的工程，而同一钻孔多个含水层的抽水试验又是上述勘探工程中最为常见的试验工程。传统的同一钻孔分层抽水、注水试验方法主要由以下两种：1、采用不同钻孔孔径变径处套管进行止水后进行试验，该方法在涉及多次分层抽水试验时需多次变径，需要较大的孔径开孔，成本较高，费时费力，且需要钻进至试验层位停止钻进，对含水层厚度控制可操作性较差，另外该方法经过试验验证止水效果并不十分可靠。2、采用大口径钻孔中配制小一级套管，管脚缠海带、粘土等止水材料止水后进行试验，该方法需要大一级孔径施工，钻探成果虽较高，但需要钻进一段试验一段，同样对含水层厚度控制可操作性较差，且在中深部水压较大的情况下止水不可靠。3、除以上两种方法外，目前市面上使用的设备还有专门分层抽水系统，但该系统价格昂贵，有多个配套设备，有些需专门加工，使用不便，综合成本较高，系统整体价格都是极为昂贵的，且无法兼做注水试验。
技术实现思路
基于以上技术问题，本技术提供了一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统,从而解决了现有技术系统成本高、结构复杂、使用工艺繁琐、可操作性和止水效果差的技术问题。为解决以上技术问题，本技术采用的技术方案如下：一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，包括顺次连接的套管组件、上止水组件及下止水组件，所述套管组件内设置有水泵和测压管，水泵连接有出回水管路系统；所述上止水组件和下止水组件均包括伸缩进水管，伸缩进水管外壁设置有至少一个橡皮球止水塞，橡皮球止水塞可随伸缩进水管的伸缩而收缩或挤压膨胀，所述上止水组件和下止水组件的伸缩进水管相互连通，所述上止水组件的伸缩进水管与所述套管组件内的水泵连通。优选的，所述伸缩进水管包括可伸缩的活动中空管及连通在活动中空管一端的进水管，所述橡皮球止水塞设置在活动中空管的伸缩处，所述上止水组件和下止水组件的进水管相互连通，所述上止水组件的活动中空管另一端与所述套管组件内的水泵连通。优选的，所述进水管为花管。优选的，所述下止水组件的活动中空管另一端还连接有托盘。优选的，所述活动中空管的长度大于1m，所述橡皮球止水塞的长度应大于活动中空管收缩后的长度且小于活动中空管拉伸后的长度。优选的，所述套管组件包括与上止水组件的活动中空管连通的内套管及套设在内套管外部的外套管，外套管固定在钻孔孔壁内，所述水泵和测压管均设置在内套管内。优选的，所述水泵与回水管路系统之间、和/或上止水组件和下止水组件的进水管之间、和/或下止水组件的活动中空管另一端还连接有钻杆，所述下止水组件的活动中空管另一端连接的钻杆底部封口。优选的，所述出回水管路系统包括与水泵连通的出水管，出水管上设置有出水控制阀和水表，所述出水管还连通有回水管，回水管上设置有回水控制阀，所述回水管的端口伸入内套管内部。优选的，所述内套管的直径比钻孔孔径小5-20mm。优选的，所述水泵还通过电路线连接有稳压器，稳压器连接有电源。优选的，所述橡皮球止水塞的直径比钻孔孔径小5-25mm。优选的，所述橡皮球止水塞的总长度为钻孔孔径的5~10倍。与现有技术相比，本技术的有益效果如下：1、本技术结构简单，无需特殊设备和特殊操作即可使用，操作简便，可反复使用，系统成本低。2、本技术可一次性成孔后再根据需要试验的地层进行分层试验，对试验段顶底板位置控制精准，节省了多次分段试验反复洗孔、安装等重复的工作，简化了使用流程和减少了工时。3、本技术采用机械顶压式橡皮球膨大止水方式进行止水，止水效果好、可靠性高，止水响应时间短，可做到即时止水，可有效解决传统止水材料需等待一定时间膨大的技术缺陷。4、本技术可用于注水或者抽水试验，如水量过小无法进行抽水试验时可直接改为注水试验，无需重新安装设备，简单方便。5、本技术可用于基岩分层抽水或注水试验，将上止水组件和下止水组件之间的钻杆替换为花管后即可进行松散层承压水的抽水或注水试验，适用性广。同时，本技术还基于上述同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，提供了同径钻孔的顶压式分层抽注水试验方法，该方法包括以下步骤：1）成孔利用钻探设备钻孔成型，钻孔开孔孔径比试验段孔径大一到两级，然后下入外套管，使试验段变径全部完成钻孔或分阶段完成钻孔，试验段孔径不小于133mm；2）洗孔钻孔后完成后洗孔，对孔内泥浆进行清洗，并保证孔壁顺直；3）下止水设备测量试验段的深度位置，确定钻杆长度，按照钻杆、下止水组件、钻杆、上止水组件、内套管的顺序依次下孔，下止水组件下端的钻杆底部端口进行堵塞处理，钻杆、下止水组件、钻杆、上止水组件及内套管的连接处进行密封处理，下孔完成后将外套管固定在内套管外侧的孔壁上。4）止水利用加压设备抵住套在内套管口上的夹板并下压，活动中空管受压收缩缩短，挤压橡皮球止水件变形膨胀，将钻孔封堵实现分层止水，止水完成后采用水位差法进行止水检查。5）注水试验止水完成后，如果需要，可直接在内套管内进行降水头或常水头注水试验；6）配套设备安装抽水试验时，将水泵用钻杆连接后下入内套管内，测压管固定在钻杆上同步下入内套管底部，水泵的电路线连接供电设备。7）抽水试验开启水泵抽水进行试验段抽水试验的试抽和正式抽水，抽水试验完成后进行水位恢复观测；8）分层抽注水试验待试验段抽水试验完成后，重复步骤3）-步骤7），对下一试验段进行抽注水试验，如此即可完成不同深度段位的试验段抽注水试验。在骤3）中，当试验段为松散层时，将下止水组件和上止水组件之间的钻杆采用护壁花管代替。在步骤7）中，抽水过程中采用出水控制阀和回水控制阀反复调节控制水泵出水量以控制水位降深，并在测压管内设置万用表进行测量。本方法可一次性成孔后再根据实际需要进行多次分层试验，可节省多次分段试验反复洗孔的步骤、简化了操作流程，节约了工期，可操作性高，流程简单。附图说明图1是本技术的结构示意图，图中A区域和C区域分别表示相对隔水层，B区域表示试验层（含水层），其中系统地面部分未示出；图2是上止水组件的结构示意图；图3是图2中A-A面的剖视图；图4是图2中B-B面的剖视图；图5是下止水组件的结构示意图；图6是本技术地面部分的结构示意图；图中的标记分别表示为：1、测压管；2、钻杆；3、电路线；4、钻杆接口或钻杆接手；5、内套管；6、水泵；7、变径接口；8、橡皮球止水塞；9、活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，其特征在于，包括顺次连接的套管组件、上止水组件及下止水组件，所述套管组件内设置有水泵和测压管，水泵连接有出回水管路系统；其中，所述上止水组件和下止水组件均包括伸缩进水管，伸缩进水管外壁设置有至少一个橡皮球止水塞，橡皮球止水塞可随伸缩进水管的伸缩而收缩或挤压膨胀，所述上止水组件和下止水组件的伸缩进水管相互连通，所述上止水组件的伸缩进水管与所述套管组件内的水泵连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，其特征在于，包括顺次连接的套管组件、上止水组件及下止水组件，所述套管组件内设置有水泵和测压管，水泵连接有出回水管路系统；其中，所述上止水组件和下止水组件均包括伸缩进水管，伸缩进水管外壁设置有至少一个橡皮球止水塞，橡皮球止水塞可随伸缩进水管的伸缩而收缩或挤压膨胀，所述上止水组件和下止水组件的伸缩进水管相互连通，所述上止水组件的伸缩进水管与所述套管组件内的水泵连通。


2.根据权利要求1所述的一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，其特征在于，所述伸缩进水管包括可伸缩的活动中空管及连通在活动中空管一端的进水管，所述橡皮球止水塞设置在活动中空管的伸缩处，所述上止水组件和下止水组件的进水管相互连通，所述上止水组件的活动中空管另一端与所述套管组件内的水泵连通。


3.根据权利要求2所述的一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，其特征在于，所述活动中空管的长度大于1m，所述橡皮球止水塞的长度应大于活动中空管收缩后的长度且小于活动中空管拉伸后的长度。


4.根据权利要求2所述的一种同径钻孔的顶压式分层抽注水试验系统，其特征在于，所述套管组件包括与上止水组件的活动中空管连通的内套管及套设在内套管外部的外套管，外套管固定在钻孔孔壁内，所述水泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：董晓宏，何文秀，姚巍，张宁，佘栋成，景继棚，杨楠，曹进，邹政超，邓世卫，张海泉，赵江龙，牛丙超，杨涛，杨刚，蒋志林，
申请(专利权)人：四川省蜀通岩土工程公司，
类型：新型
国别省市：四川;51