一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置制造方法及图纸

一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，包括地面高压水管、高压水泵、置于钻孔中的上封隔器、下封隔器、与钻杆的下端连接的推拉保水泄压装置，推拉保水泄压装置包括主体、设于主体的阀塞滑动腔、封隔器流体通道、泄压流体通道、中心杆流体通道以及推拉阀塞，推拉阀塞内设有内置活塞滑动腔以及内置活塞，内置活塞下部设有弹簧导向杆及预应力弹簧，弹簧导向杆下方设有固定于中心管接口的活塞限位器，中心管接口与上封隔器的上端中心连接，钻杆上端通过转换接头与地面高压水管、高压水泵连接，地面高压水管上设有压力表和数据采集系统。本实用新型专利技术可实现深水位钻孔地应力测试中封隔器快速泄压、保存钻杆水头和压力通道切换的目的。的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置


[0001]本技术涉及岩体力学试验
，具体是一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置。

技术介绍

[0002]常规水压致裂法地应力测试主要分为单管法和双管法。单管法通过在钻杆与双塞封隔器之间内接推拉阀来实现封隔器与测试段的压力通道切换，适用于高水位(一般水位不超过50m)深钻孔连续快速测试，操作简单。双管法通过在封隔器外接细长高压水管与钻杆形成两个压力通道，适用于浅钻孔测试，操作复杂。随着地下工程的埋深越来越大，大埋深、深水位的地质钻孔会普遍存在，一般选用单管法进行测试，但是往钻杆注水过程中钻杆内外水头差形成的压力会导致封隔器自主膨胀固定在孔壁上无法移动，因此需要配套泄压装置单独对封隔器进行泄压，而现有的泄压方法效率比较低下，需要的测试时间远超高水位钻孔。
[0003]目前，可操作性较高的泄压方式主要分为两种：第一种泄压方式在卸掉封隔器压力后不能连续测试，一个测试段完成后需要通过钻杆完全提起封隔器至地面，对泄压装置进行手动恢复，然后再次连接钻杆通过钻机卷扬吊起下放到指定位置并重新往钻杆注水，该泄压方式效率最低，大量时间与人力用在了反复起吊过程中连接、拆卸钻杆和测试前的注水阶段；第二种泄压方式通过在地面精确控制钻杆起降来微调泄压装置内活塞的行程从而使钻杆内水流入钻孔，减小钻杆内外的水头差，达到封隔器泄压的目的，泄压后可通过钻机卷扬吊起放置到下一测试位置进行连续测试，但测试前需要重新往钻杆内注水，该泄压方式相对第一种方式效率有所提高，不需要反复起吊钻杆，但其泄压过程中钻杆放水和重新测试前的注水仍要占用很长一段时间。以上两种方式虽然达到了泄压的目的，但是效率很低，且测试现场清水资源往往比较稀缺，因此为了节约时间、人力和物力投入，提高测试效率，降低测试成本，技术一种适合深水位钻孔高效易操作的水压致裂法地应力测试装置具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于克服已有
技术介绍
的不足之处，从而提供一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，通过设计推拉保水泄压集成装置，控制钻杆升降联动集成装置来实现深水位钻孔地应力测试中封隔器快速泄压、保存钻杆水头和压力通道切换的目的。
[0005]为解决上述问题，本技术采用技术方案为：
[0006]一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，包括地面高压水管、高压水泵、置于钻孔中的上封隔器和下封隔器，上封隔器和下封隔器的中心以压裂段中心花管进行连接，上封隔器与下封隔器的橡胶筒通过上下封隔器连接油管连通，其特征在于：还包括与钻杆的下端连接的推拉保水泄压装置，所述推拉保水泄压装置包括主体、设于主体的阀
塞滑动腔、封隔器流体通道、泄压流体通道、中心杆流体通道以及与钻杆相连且可在阀塞滑动腔中上下运动的推拉阀塞，推拉阀塞内设有内置活塞滑动腔以及可在内置活塞滑动腔中上下移动的内置活塞，内置活塞下部设有弹簧导向杆及套设于弹簧导向杆的预应力弹簧，弹簧导向杆下方设有固定于中心管接口的活塞限位器以对弹簧导向杆进行限位，中心管接口作为推拉保水泄压装置的中心出水口与上封隔器的上端中心连接；钻杆上端通过转换接头与地面高压水管相连，地面高压水管与地面的高压水泵连接，地面高压水管上设有用于监测压力的压力表和数据采集系统。
[0007]进一步的，初始状态下内置推拉阀塞拉伸时，上封隔器的橡胶筒通过封隔器流体通道、内置活塞滑动腔、泄压流体通道与钻孔连通，形成泄压回路；加压状态下推拉阀塞拉伸时，内置活塞下滑关闭泄压流体通道，与钻孔空间形成隔断，钻杆的中心通道压力水经封隔器流体通道进入上封隔器达到座封目的；座封完成后，缓慢下落钻杆，在钻杆自重与封隔器摩擦阻力作用下，推拉阀塞闭合，钻杆的中心通道压力水通过中心杆流体通道与中心管接口连接，此时可进行压裂试验；压裂试验完成后，缓慢提升钻杆使推拉阀塞完全拉伸，此时在内置活塞滑动腔内密封圈的摩擦阻力与预应力弹簧的作用力下，推拉保水泄压装置恢复到初始状态，封隔器压力水流入钻孔内完成泄压。
[0008]进一步的，所述推拉保水泄压装置还包括用于与钻杆连接的钻杆接口，推拉阀塞的上部设有与内置活塞滑动腔和钻杆接口连通的连接腔，所述连接腔可将钻杆的水流通过钻杆导入内置活塞滑动腔，进而推动内置活塞向下运动。
[0009]进一步的，所述拉阀塞侧壁上中下三个横截面上设有三组出水孔，分别是推拉阀塞侧壁第一出水孔、推拉阀塞侧壁第二出水孔、推拉阀塞侧壁第三出水孔；内置活塞的一横截面上设有内置活塞侧壁出水孔，推拉阀塞侧壁第二出水孔和拉阀塞侧壁第三出水孔均与内置活塞滑动腔连通，推拉阀塞侧壁第一出水孔位于内置活塞上部，不与活塞滑动腔连通；初始状态下内置推拉阀塞拉伸时，内置活塞侧壁出水孔、推拉阀塞侧壁第二出水孔与设于主体的封隔器流体通道连通，封隔器流体通道的一端与推拉阀塞侧壁第二出水孔连通，另一端通过上封隔器油管接口与上封隔器连接油管连通,上封隔器连接油管与上封隔器的橡胶筒连接；推拉阀塞侧壁第三出水孔与设于主体的泄压流体通道连通，泄压流体通道的一端经拉阀塞侧壁第三出水孔、内置活塞滑动腔、内置活塞侧壁出水孔、推拉阀塞侧壁第二出水孔、封隔器流体通道连通上封隔器，另一端设置泄压孔止回板以连通钻孔空间，从而形成所述泄压回路；加压状态下推拉阀塞拉伸时，内置活塞下滑，封隔推拉阀塞侧壁第三出水孔，从而关闭泄压流体通道，与钻孔空间形成隔断；座封完成后，缓慢下落钻杆，在钻杆自重与封隔器摩擦阻力作用下，推拉阀塞闭合，推拉阀塞侧壁第一出水孔与设于主体的中心杆流体通道连通。
[0010]进一步的，所述主体由上部主体、下部主体组装而成。
[0011]本技术通过优化测试工序和设备组合，实现了低成本高效率的深水位钻孔快速地应力测试，具有以下优点：(1)测试过程中无视钻杆内外水头差可快速对封隔器泄压；(2)泄压后可连续放置在下一设定测段重复测试，不需要反复提钻，极大节约了测试时间，也降低了反复上下钻的风险；(3)泄压时可以保存钻杆中的水，省去了钻杆放水和注水所需的时间，同时也大大减少了现场清水用量；(4)封隔器泄压与流体通道切换集成到一个装置内，结构简单实用，可以提高测试效率，降低测试成本。
附图说明
[0012]图1是本技术适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置的结构示意图；
[0013]图2(a)是本技术注水后初始状态下推拉保水泄压装置横向剖面结构示意图；
[0014]图2(b)是本技术注水后初始状态下推拉保水泄压装置纵向剖面结构示意图；
[0015]图2(c)是本技术封隔器座封过程中推拉保水泄压装置横向剖面结构示意图；
[0016]图2(d)是本技术试验段压裂过程中推拉保水泄压装置纵向剖面结构示意图；
[0017]图2(e)是本技术试验段压裂过程中推拉保水泄压装置横向剖面结构示意图；
[0018]图2(f)是本技术封隔器泄压过程中推拉保水泄压装置横向剖面结构示意图；
[0019]图3(a)是本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，包括地面高压水管、高压水泵、置于钻孔中的上封隔器和下封隔器，上封隔器和下封隔器的中心以压裂段中心花管进行连接，上封隔器与下封隔器的橡胶筒通过上下封隔器连接油管连通，其特征在于：还包括与钻杆的下端连接的推拉保水泄压装置，所述推拉保水泄压装置包括主体、设于主体的阀塞滑动腔、封隔器流体通道、泄压流体通道、中心杆流体通道以及与钻杆相连且可在阀塞滑动腔中上下运动的推拉阀塞，推拉阀塞内设有内置活塞滑动腔以及可在内置活塞滑动腔中上下移动的内置活塞，内置活塞下部设有弹簧导向杆及套设于弹簧导向杆的预应力弹簧，弹簧导向杆下方设有固定于中心管接口的活塞限位器以对弹簧导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新辉，艾凯，刘元坤，付平，韩晓玉，董志宏，李永松，周春华，尹健民，周朝，杜学才，孙云，卢文峰，张恒，罗文行，房艳国，李建贺，王旺盛，职承杰，宋亚文，王晨，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：新型
国别省市：