自由调节井下试验段长度的压水装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自由调节井下试验段长度的压水装置及其使用方法，装置包括：钻杆；三通道转换阀，其与钻杆连接，三通道转换阀包括第一通路、第二通路和第三通路，钻杆升降的过程中带动三通道转换阀切换通路；上封隔栓塞，通过第一管道与三通道转换阀的第一通路连通；伸缩杆，一端与上封隔栓塞远离钻杆的一端连接；下封隔栓塞，与伸缩杆的另一端连接，上封隔栓塞与下封隔栓塞之间形成试验段，通过调节伸缩杆的长度即可调节试验段长度；试验段通过第二管道与三通道转换阀的第二通路连通，下封隔栓塞通过第三管道与三通道转换阀的第三通路连通。本发明专利技术通过对上下不同栓塞的控制，从而调节上下封隔栓塞之间的距离，从而实现任意调节试验段长度的目的。节试验段长度的目的。节试验段长度的目的。

【技术实现步骤摘要】
自由调节井下试验段长度的压水装置及其使用方法


[0001]本专利技术属于土木工程技术勘察的
，具体涉及一种自由调节井下试验段长度的压水装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]水电水利工程具有高水头，大埋深地下洞室的特点，进行此类工程的勘察时需要详细了解地下洞室的围岩在高内水压力作用下渗透特性及渗透稳定性，这类参数往往通过现场岩体高压压水试验获得，以为后续高内水压力引水隧洞、高压岔管的衬砌形式比选设计提供数据支撑。
[0003]高压压水试验是在钻孔内用高压管路通过止水装置，一般是一对橡胶栓塞，打压使栓塞膨胀，隔离需要进行高压压压水测试的钻孔岩体，然后用另一个管路向隔离的测试岩体内注入高压水流，测量实时压力和流量，便可计算得到测段岩体的渗透系数。传统高压压水试验是3
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6m范围内的一个固定试验段长度。在实际勘察过程中，受钻孔地质条件影响，常常需要更换不同的试验长度，传统方法不能实现井下调节试验长度，必须将井下测试装置全部升起至地表更换，费时费力。因此，需要开发一种能够自由灵活地调节试验段长度的压水装置。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种自由调节井下试验段长度的压水装置，该装置可根据需要自由灵活地调节压水试验段的长度，操作方便快捷。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种自由调节井下试验段长度的压水装置，所述压水装置在试验时设置在钻孔中，包括：
[0007]钻杆；
[0008]三通道转换阀，其与钻杆连接，所述三通道转换阀包括第一通路、第二通路和第三通路，钻杆升降的过程中带动三通道转换阀切换通路；
[0009]上封隔栓塞，其通过第一管道与三通道转换阀的第一通路连通；
[0010]伸缩杆，其一端与上封隔栓塞远离钻杆的一端连接；
[0011]下封隔栓塞，其与伸缩杆的另一端连接，上封隔栓塞与下封隔栓塞之间形成试验段，调节伸缩杆的长度即能调节试验段长度；其中，
[0012]试验段通过第二管道与三通道转换阀的第二通路连通，下封隔栓塞通过第三管道与三通道转换阀的第三通路连通。
[0013]进一步地，所述三通道转换阀包括阀体以及阀芯，其中，阀芯与钻杆连接，阀芯与阀体之间发生位移变化以形成第一通路或第二通路或第三通路，钻杆升降的过程中带动阀芯运动从而使得三通道转换阀进行通路切换。
[0014]进一步地，阀体内具有轴向贯穿的第一通孔，并且第一通孔沿轴向由下向上依次
被分割成第一密封区、第二密封区、第三密封区，在阀体的侧壁还设置有第二通孔和第三通孔，其中，第二通孔与第二密封区连通，第三通孔与第三密封区连通；
[0015]阀芯穿设在第一通孔中且其在第一通孔中可沿轴向运动，阀芯中设置有通道，沿轴向移动阀芯，阀芯的通道选择性地与第一密封区、第二密封区或第三密封区连通，当阀芯的通道与第一密封区连通时，形成第一通路；当阀芯的通道与第二密封区连通时形成第二通路；当阀芯的通道与第三密封区连通时形成第三通路。
[0016]进一步地，在第一通孔内沿轴向由下向上依次设置第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈，阀芯贯穿第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈插设在第一通孔中，第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈将第一通孔分隔成第一密封区、第二密封区第三密封区以及第四密封区。
[0017]进一步地，在阀芯内设置有不贯穿的轴孔以及贯穿径向的径向孔，径向孔与轴孔连通，当当钻杆带到阀芯在通孔内下降到最大行程时，径向孔与第一密封区连通，当钻杆带动阀芯提升到最大行程时，径向孔与第三密封区连通。
[0018]进一步地，在阀体外壁上沿周向安装有多个弹片，当三通道转换阀置于钻孔中时，在钻杆升降过程中，弹片与孔壁产生摩擦阻力以便于阀芯与阀体产生5相对运动和行程。
[0019]进一步地，三通道转换阀通过钻杆与高压水泵连接。
[0020]进一步地，所述压水装置还包括压力及流量监测装置。
[0021]进一步地，所述压力及流量监测装置包括压力传感器、流量传感器、与压
[0022]力传感器和流量传感器均电连接的数据采集装置以及与数据采集装置电连接的0数据处理装置，其中，所述压力传感器设置在钻杆的孔口处，流量传感器设置在高压水泵的出水端。
[0023]本专利技术的另一个目的是提供一种根据上述的自由确定井下试验长度的压水装置的使用方法，包括如下步骤：
[0024]步骤1、将上述压水装置置于钻孔中预定深度后，提升钻杆，三通道转换5阀在上下封隔栓塞和伸缩杆的重力作用下向下运动到最大行程时接通第三通路，向第三通路内注水并加压到预定值，水依次通过第三通路、第三管道注入道下封隔栓塞中，下封隔栓塞在水和压力的作用下膨胀紧贴钻孔孔壁，此时，试验段下端被密封；
[0025]步骤2、下降钻杆至三通道转换阀的第一通路被接通，之后调节上封隔栓0塞的位置以调节来伸缩杆的长度从而获得合适的试验段长度；向第一通路内注水并加压到预定值，水通过第一通路、第一管道注入到上封隔栓塞中，上封隔栓塞遇水和压力膨胀紧贴钻孔孔壁，此时试验段的上端被密封；
[0026]步骤3、提升钻杆至三通道转换阀的第二通路被接通，水路通往试验段，此时按照勘察规范要求在试验段内完成压水试验；
[0027]5步骤4、完成压水试验后向上提升钻杆至第三通道被接通，通过第三通道和第三管道排出下封隔栓塞内的水直至下封隔栓塞收缩至与孔壁分开；
[0028]步骤5、将钻杆下降至三通道转换阀的第一通路被接通，通过第一通路和第一管道排出上封隔栓塞中的水直至上封隔栓塞收缩且与孔壁分开，此时，整个压水装置与钻孔解封且能在钻孔内自由移动；
[0029]步骤6、将压水装置移至其他位置并按需要重新调节试验段的长度以便进行下一
段测试；
[0030]其中，步骤4与步骤5可互换顺序。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术根据阀芯与阀体之间的相对位置进行水路切换，当阀芯拉升至最大行程处时候，水路通往下封隔栓塞；当阀芯压缩至阀体内最大行程时，水路通往上栓塞，当阀芯处于中间行程时，水路通往试验段，本专利技术通过对上下栓塞的异步控制，从而调节上下封隔栓塞之间的距离，从而实现任意调节试验段长度的目的。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例压水装置的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例在接通下封隔栓塞时三通道转换阀内部结构示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例在接通上封隔栓塞时三通道转换阀内部结构示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例在接通试验段时三通道转换阀内部结构示意图。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由调节井下试验段长度的压水装置，所述压水装置在试验时设置在钻孔中，其特征在于，包括：钻杆；三通道转换阀，其与钻杆连接，所述三通道转换阀包括第一通路、第二通路和第三通路，钻杆升降的过程中带动三通道转换阀切换通路；上封隔栓塞，其通过第一管道与三通道转换阀的第一通路连通；伸缩杆，其一端与上封隔栓塞远离钻杆的一端连接；下封隔栓塞，其与伸缩杆的另一端连接，上封隔栓塞与下封隔栓塞之间形成试验段，调节伸缩杆的长度即能调节试验段长度；其中，试验段通过第二管道与三通道转换阀的第二通路连通，下封隔栓塞通过第三管道与三通道转换阀的第三通路连通。2.根据权利要求1所述的自由调节井下试验段长度的压水装置，其特征在于，所述三通道转换阀包括阀体以及阀芯，其中，阀芯与钻杆连接，阀芯与阀体之间发生位移变化以形成第一通路或第二通路或第三通路，钻杆升降的过程中带动阀芯运动从而使得三通道转换阀进行通路切换。3.根据权利要求2所述的自由调节井下试验段长度的压水装置，其特征在于，阀体内具有轴向贯穿的第一通孔，并且第一通孔沿轴向由下向上依次被分割成第一密封区、第二密封区、第三密封区，在阀体的侧壁还设置有第二通孔和第三通孔，其中，第二通孔与第二密封区连通，第三通孔与第三密封区连通；阀芯穿设在第一通孔中且其在第一通孔中可沿轴向运动，阀芯中设置有通道，沿轴向移动阀芯，阀芯的通道选择性地与第一密封区、第二密封区或第三密封区连通，当阀芯的通道与第一密封区连通时，形成第一通路；当阀芯的通道与第二密封区连通时形成第二通路；当阀芯的通道与第三密封区连通时形成第三通路。4.根据权利要求3所述的自由调节井下试验段长度的压水装置，其特征在于，在第一通孔内沿轴向由下向上依次设置第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈，阀芯贯穿第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈插设在第一通孔中，第一密封圈、第二密封圈以及第三密封圈将第一通孔分隔成第一密封区、第二密封区第三密封区以及第四密封区。5.根据权利要求3所述的自由调节井下试验段长度的压水装置，其特征在于，在阀芯内设置有不贯穿的轴孔以及贯穿径向的径向孔，径向孔与轴孔连通，当当钻杆带到阀芯在通孔内下降到最大行程时，径向孔与第一密封区连通，当钻杆带动阀芯提升到最大行程时，径向孔与第三密封区连通。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾凯，李帅，罗笙，付敬，王斌，周朝，张新辉，刘元坤，付平，董志宏，韩晓玉，周春华，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：