一种用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置制造方法及图纸

本申请公开一种用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置，钻杆底端依次串联有上收集器、上封隔器、压裂段、下封隔器、下收集器，上、下收集器分别为中空管状结构且外壁上分别设有若干排水孔，上收集器两端分别与钻杆及上封隔器连接，下收集器的顶端与下封隔器密封连接，上、下收集器的外径与对应的上、下封隔器相当，上收集器与上封隔器连通并设有过滤网。本申请在上、下封隔器外侧分别设置外径相当且中空管状的上、下收集器，并在上、下收集器外壁上设置排水孔，既能收集地应力测试过程中掉落的碎屑，又能减少上下移动过程中碎屑对封隔器的磨损及破坏，具有结构简单、钻孔碎屑收集效率高、封隔器损耗小的特点。封隔器损耗小的特点。封隔器损耗小的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置


[0001]本申请属于地质勘探
，具体涉及一种结构简单、钻孔碎屑收集效率高、封隔器损耗小的用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置。

技术介绍

[0002]在矿山工程、交通隧道工程等大型地下工程勘察设计过程中，通常需要重点考虑地应力场对地下工程设计和施工的影响，并作为工程设计的重要依据，而通过钻孔掌握地应力特征就显得尤为重要。
[0003]当前，在深孔地应力测试中，水压致裂法由于理论成熟、操作简单、测量深度大、成本较低、能够适应各种孔径的测试工作，因此是较为常见的测试方法，其可以对暂未揭露的地下工程初步查明地应力随深度的变化特征，进一步判断地下工程岩爆及附近地质构造的稳定性。水压致裂法在测试时选取一段基岩裸露的钻孔经封隔器封隔后通过压裂段注入液体，加压直至封隔后的孔壁出现破裂，随后将压力变化数据收集分析，并用印模器记录或观测破裂方位，最后根据破裂过程的压力变化和方位等数据，计算出原地层主应力的大小和方向。但是，水压致裂法在测试过程中仍然需要面对不良地质条件的挑战。其中，测试钻孔通过相对破碎的地段时，由于孔壁掉落的小型碎屑不仅直接影响水压致裂法测试设备的升降作业，而且小型碎屑掉落至测试设备及孔壁之间后，会增大设备与孔壁之间的摩擦力，从而导致测试设备无法升降并损伤封隔器的橡胶套件，严重的情况将致使测试设备报废。
[0004]现有技术中，为了解决钻孔碎屑对测试设备的不良影响，一般考虑上部掉落的碎屑，而在封隔器上端设置对应的保护装置，虽然能减少测试设备上升过程中碎屑对封隔器的橡胶套件损伤，也能避免出现无法上升回收的难题；但由于未考虑到测试设备下降过程中破碎孔壁及地下水中的碎屑磨损，以及测试设备升降过程中孔内地下水对已收集碎屑的冲击作用，使得下降过程难以避免封隔器的橡胶套件受到磨损乃至破坏，而且也不能稳定的收集孔中的碎屑，从而影响后续对地应力变化规律的准确分析。为此，现有技术中也有在上、下封隔器的外端分别设置刚性的锥形器，并在钻杆外部设置保护套筒以收集上部的碎屑，从而在上提、下放过程中对橡胶套件形成保护以降低封隔器的损耗；但锥形器也仅起到保护作用，并不能解决测试设备升降过程中孔内地下水对已收集碎屑的冲击，而且还有可能加大对孔内地下水的扰动，从而使得孔内的钻削碎屑收集更加困难，严重影响后续对地应力的分析和判断。

技术实现思路

[0005]根据现有技术的不足，本申请提供一种结构简单、钻孔碎屑收集效率高、封隔器损耗小的用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置。
[0006]本申请是这样实现的：包括钻杆，所述钻杆的底端依次可拆卸的串联有上收集器、上封隔器、压裂段、下封隔器、下收集器，所述上收集器及下收集器分别为中空管状结构且远离压裂段一侧的外壁上间隔设置有若干排水孔，所述上收集器的顶端与钻杆密封连接且
下端及上封隔器连通，所述上收集器与上封隔器之间设置有孔径小于排水孔的过滤网，所述下收集器的顶端与下封隔器密封连接，所述上收集器的下部外径与上封隔器外径相当，所述下收集器的上部外径与下封隔器外径相当。
[0007]本申请的有益效果：1、本申请在上、下封隔器的外侧分别设置外径相当且中空管状的上、下收集器，并在收集器的外壁上设置排水孔，以及将上收集器与上封隔器连通且之间设置过滤网，通过排水孔与过滤网的配合，即可高效的收集测试设备在提升、下降过程中的钻孔碎屑，又能减弱升降过程中孔内地下水对已收集碎屑的冲击作用，从而可实现钻孔内碎屑的稳定、高效收集，有利于提高后续地应力变化规律的准确分析。
[0008]2、本申请在上、下封隔器外侧设置外径相当的收集器，能够在升降过程预先对钻孔壁进行整形，从而可减少破碎孔壁以及地下水中的碎屑对橡胶套件的磨损乃至破坏，确保了橡胶套件的密封性，保证了地应力测试的准确性，还能避免测试设备出现无法上升回收的难题；而且收集器的排水孔之间以及与过滤网配合，不仅能够减少钻孔内地下水中的碎屑，还能防止收集后的碎屑再次溢出，从而可进一步减少碎屑对封隔器的摩擦破坏作用，达到有效降低封隔器损耗以提高地应力测试效率的目的。
[0009]3、本申请进一步将上、下收集器外壁上的排水孔设置为向收集侧倾斜的倾斜孔，有利于收集器在升降过程中更好的捕捉钻孔内地下水中的碎屑；而将上、下收集器外壁上的排水孔分别设置为向收集外侧孔径逐渐增大的结构，能够实现碎屑的分层收集，从而可有效避免排水孔堵塞而影响碎屑的收集。
[0010]4、本申请进一步在下收集器远离下封隔器的一端设置内凹的锥台槽，且在锥台槽的内壁上设置若干排水孔或底部开口，从而即可利用锥台槽过滤地下水中的大颗粒碎屑，能够避免大颗粒碎屑对封隔器的磨损，又能便于收集测试用的碎屑，有利于提高碎屑的收集效率。
[0011]综上所述，本申请具有结构简单、钻孔碎屑收集效率高、封隔器损耗小的特点。
附图说明
[0012]图1为本申请结构示意图之一；图2为本申请结构示意图之二；图3为图1之局部剖切放大视图；图4为图2之局部剖切放大视图；图中：1
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钻杆，2
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上收集器，3
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上封隔器，4
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压裂段，5
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下封隔器，6
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下收集器，7
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排水孔，8
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过滤网，9
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锥台部Ⅰ，10
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锥台槽，11
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锥台部Ⅱ。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的说明，但不以任何方式对本申请加以限制，基于本申请教导所作的任何变更或改进，均属于本申请的保护范围。
[0014]如图1至4所示，本申请包括钻杆1，所述钻杆1的底端依次可拆卸的串联有上收集器2、上封隔器3、压裂段4、下封隔器5、下收集器6，所述上收集器2及下收集器6分别为中空管状结构且远离压裂段4一侧的外壁上间隔设置有若干排水孔7，所述上收集器2的顶端与
钻杆1密封连接且下端及上封隔器3连通，所述上收集器2与上封隔器3之间设置有孔径小于排水孔7的过滤网8，所述下收集器6的顶端与下封隔器5密封连接，所述上收集器2的下部外径与上封隔器3外径相当，所述下收集器6的上部外径与下封隔器5外径相当。
[0015]所述上收集器2的外壁下部占总长1/3～1/2的一段封闭不设置排水孔7，所述下收集器6的外壁上部占总长1/3～1/2的一段封闭不设置排水孔7。
[0016]所述上收集器2外壁上的排水孔7轴线垂直于外壁或向钻杆1一侧倾斜，所述下收集器6外壁上的排水孔7轴线垂直于外壁或向远离下封隔器5的一侧倾斜。
[0017]所述上收集器2外壁上的排水孔7孔径沿轴向向上封隔器3一侧逐渐减小，和/或下收集器6外壁上的排水孔7孔径沿轴向向下收集器6一侧逐渐减小。
[0018]所述排水孔7为外大内小的锥形孔。
[0019]所述上收集器2近钻杆1的上部设置有中空的锥台部Ⅰ9，所述锥台部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置，包括钻杆（1），其特征在于所述钻杆（1）的底端依次可拆卸的串联有上收集器（2）、上封隔器（3）、压裂段（4）、下封隔器（5）、下收集器（6），所述上收集器（2）及下收集器（6）分别为中空管状结构且远离压裂段（4）一侧的外壁上间隔设置有若干排水孔（7），所述上收集器（2）的顶端与钻杆（1）密封连接且下端及上封隔器（3）连通，所述上收集器（2）与上封隔器（3）之间设置有孔径小于排水孔（7）的过滤网（8），所述下收集器（6）的顶端与下封隔器（5）密封连接，所述上收集器（2）的下部外径与上封隔器（3）外径相当，所述下收集器（6）的上部外径与下封隔器（5）外径相当。2.根据权利要求1所述用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置，其特征在于所述上收集器（2）的外壁下部占总长1/3～1/2的一段封闭不设置排水孔（7），所述下收集器（6）的外壁上部占总长1/3～1/2的一段封闭不设置排水孔（7）。3.根据权利要求2所述用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置，其特征在于所述上收集器（2）外壁上的排水孔（7）轴线垂直于外壁或向钻杆（1）一侧倾斜，所述下收集器（6）外壁上的排水孔（7）轴线垂直于外壁或向远离下封隔器（5）的一侧倾斜。4.根据权利要求2所述用于水压致裂法地应力测试中的钻孔碎屑收集装置，其特征在于所述上收集器（2）外壁上的排水孔（7）孔径沿轴向向上封隔器（3）一侧逐渐减小，和/或下收集器（6）外壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：付俊，周罕，蔡君，吴灿萍，丁飞，李忠周，何名声，郭国祥，余璨，徐继刘，保瑞，樊亚红，李嘉淇，李艳林，郁华嘉，
申请(专利权)人：凉山矿业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：