用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器制造技术

一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，支撑杆体前、后部外围开设有前、后环形安装凹槽，支撑杆体后端中心开设有螺纹安装孔，支撑杆体内部依次设有主注水管路、辅注水管路、轴向腔体、分支注水管路，主注水管路的前、后端与前环形安装凹槽、螺纹安装孔连通，辅注水管路的前、后端与前、后环形安装凹槽连通，轴向腔体中段通过注水孔与外部连通，且后端与后环形安装凹槽相连通，分支注水管路的一端与辅注水管路连通，其另一端与轴向腔体的前端相连通；前、后封堵胶囊分别装配于前、后环形安装凹槽中；弹簧轴向地安装在轴向腔体中，并与滑动密封装配于轴向腔体中的活塞连接。该封堵器使得测试的操作过程更加便捷。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于煤矿水力压裂，具体涉及一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器。

技术介绍

1、在煤炭开采的过程中，随着煤层的开采，上覆岩层会遭到破坏从而发生移动，从上到下依次形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。在实际作业过程中，随着工作面的掘进，覆岩裂隙带会发生垮落的情况，使得大量瓦斯气体释放出来，易引起瓦斯爆炸、瓦斯突出等一系列灾害，对工作人员的生命安全造成了严重威胁。因此，需要对裂隙带中赋存的瓦斯气体进行及时有效的抽采，在抽采过程中，需要准确预测裂隙带的高度及范围。裂隙带的预测方法主要有现场实测、数值分析、井下仰孔测漏法等。其中，井下仰孔测漏法是通过在巷道或工作面上打小口仰孔，将注水封堵器布设于钻孔内，分段注水，测定漏失量以推测覆岩中裂隙发育情况的方法。

2、现有的注水封堵器的两端为封堵胶囊，中间为注水口，两条注水管路中的其中一条用于向封堵胶囊注水，另一条管路用于向注水口注水，且两条注水管路通常均设置管体外部，当封堵胶囊充满后，对仰孔产生封堵作用，此时再向中间的注水口注水，测定漏失量，推测覆岩中裂隙发育情况。由于对封堵胶囊和注水口设置了两组注水回路，结构较为复杂，增加了不必要的成本，使用时需要分别控制两组回路，操作复杂。同时，由于注水管路设置在管体的外侧，在钻头的回转运动时易使注水管路发生缠绕，影响注水作业，并且容易磨损破裂，影响工作效率，甚至导致预测失败。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本技术提供一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，该封堵器结构简单、操作过程方便，能有效简化测试工序，使得测试的操作过程更加便捷，进而能显著缩短施工时间，并提高测试效率。

2、为了实现上述目的，本技术提供一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，包括支撑杆体、前封堵胶囊、后封堵胶囊、弹簧和活塞；

3、所述支撑杆体的前部外围开设有前环形安装凹槽，其后部外围开设有后环形安装凹槽；支撑杆体的后端中心区域开设有螺纹安装孔，支撑杆体的内部依次开设有主注水管路、辅注水管路、轴向腔体、分支注水管路，所述主注水管路的前端与前环形安装凹槽相连通，其后端与螺纹安装孔相连通，所述辅注水管路的前端与前环形安装凹槽相连通，其后端与后环形安装凹槽相连通，所述轴向腔体位于前环形安装凹槽和后环形安装凹槽之间，其中段通过径向开设在支撑杆体上的注水孔与外部连通，且后端与后环形安装凹槽相连通，所述分支注水管路的一端与辅注水管路连通，其另一端与轴向腔体的前端相连通；

4、所述前封堵胶囊的尺寸与前环形安装凹槽的尺寸相适配，并装配于前环形安装凹槽中；

5、所述后封堵胶囊的尺寸与后环形安装凹槽的尺寸相适配，并装配于后环形安装凹槽中；

6、所述弹簧轴向地安装在轴向腔体中，其后端与轴向腔体的后端连接；

7、所述活塞的尺寸与轴向腔体的内径相适配，且轴向滑动密封地装配于轴向腔体中，活塞位于弹簧的前侧，且其后端与弹簧的前端连接，在常态下弹簧的弹性作用下，活塞位于注水孔的前侧。

8、作为一种优选，所述前环形安装凹槽和后环形安装凹槽的尺寸相同，且前封堵胶囊和后封堵胶囊的尺寸相同。

9、进一步，为了避免测试过程中注入到钻孔中的高压水会对周边的岩体产生拉破坏的情况，同时，为了能确保测试效果，所述活塞克服弹簧的弹力并移动到注水孔后侧的压力为5mpa。

10、本技术中，将主注水管路、辅注水管路和分支注水管路均设置在支撑杆体的内部，能避免因存在外露的注水管路而易导致的分段仰孔注水测试裂隙带装置整体卡在钻孔中的情况发生。使主注水管路的两端分别连通前环形安装凹槽和螺纹安装孔，同时，使辅注水管路的两端分别连通前环形安装凹槽和后环形安装凹槽，不仅可以方便地通过螺纹安装孔对前封堵胶囊进行注水加压作业，而且还能使高压水优先进入到前封堵胶囊中，然后再通过辅注水管路加注到后封堵胶囊，这样，可以确保前封堵胶囊先于后封堵胶囊达到完全充压状态，并可确保前封堵胶囊能够更充分的进行充压，从而能更充分地作于钻孔的侧壁，以将钻孔的较深部分进行更好的封堵，而在前封堵胶囊达到完全封堵状态后，后续加注的高压水会通过辅注水管路导入到后封堵胶囊中，进而能使后封堵胶囊再达到充分的充压状态，以对钻孔的较浅部分进行有效的封堵，由此，通过前封堵胶囊、后封堵胶囊依次完成充压的方式可以使封堵的效果更理想，能有利于后续裂隙带的预测结果的更准确。在后环形凹槽的前端设置有与其连通的轴向腔体，并于其中安装与其滑动密封配合的活塞，同时，利用设置在轴向腔体后侧的弹簧为活塞提供弹性作用力，并使分支注水管路的两端分别连通轴向腔体的前端和辅注水管路，这样，当前后封堵胶囊未完全充压状态下，进入分支注水管路中的高压水将无法克服弹簧的弹力，进而活塞始终位于注水孔的前侧，只有当前后封堵胶囊均达到完全封堵的状态后，后续加注的高压水才会使活塞前端的压力持续升高，直至克服弹簧的弹力并将活塞推动到注水孔的后侧，此时，注水孔通过分支注水管路与辅注水管路连通，高压水通过注水也进入到前封堵胶囊和后封堵胶囊之间的部分，便可以进行仰孔注水测试作业。在传统的分段仰孔注水测试裂隙带装置中的注水封堵器为两条独立的水路结构，其中一条水路作为注水封堵器的供水水路，另一条水路作为导裂带测试水路，这样，在施工时，需要先开启注水封堵器的水路，在注水封孔完成后再开启导裂测试的水路，操作过程较为复杂，影响工作效率。而在本申请中，对前封堵胶囊注水的主注水管路和对后封堵胶囊注水的辅注水管路通过前封堵胶囊的内腔相连通，同时，注水孔所在的轴向腔体通过分支注水管路与辅注水管路连通，并利用弹簧支撑的活塞控制注水孔的开闭动作，这样，仅通过持续的注水作业便能使封堵作业和裂隙带的测试作业依次自动地完成，极大地简化了操作过程。

11、该封堵器结构简单、操作过程方便，能有效简化了测试工序，使得测试的操作过程更加便捷，进而显著缩短了施工时间，显著提高了测试效率。

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【技术保护点】

1.一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，包括支撑杆体(1)、前封堵胶囊(2)和后封堵胶囊(3)；其特征在于，还包括弹簧(4)和活塞(5)；

2.根据权利要求1所述的一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，其特征在于，所述前环形安装凹槽和后环形安装凹槽的尺寸相同，且前封堵胶囊(2)和后封堵胶囊(3)的尺寸相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，其特征在于，所述活塞(5)克服弹簧(4)的弹力并移动到注水孔(11)后侧的压力为5MPa。

【技术特征摘要】

1.一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，包括支撑杆体(1)、前封堵胶囊(2)和后封堵胶囊(3)；其特征在于，还包括弹簧(4)和活塞(5)；

2.根据权利要求1所述的一种用于井下分段仰孔注水测试裂隙带的改进注水封堵器，其特征在于，所述前环形安...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦盛亮，徐宁，毕远强，王刚，畅磊鹏，曹锦峰，黄磊，林志斌，蔺海晓，
申请(专利权)人：山西潞安集团余吾煤业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：