CN102507246B - 随钻注浆性能测试试验槽 - Google Patents

随钻注浆性能测试试验槽 Download PDF

Info

Publication number
CN102507246B
CN102507246B CN 201110342235 CN201110342235A CN102507246B CN 102507246 B CN102507246 B CN 102507246B CN 201110342235 CN201110342235 CN 201110342235 CN 201110342235 A CN201110342235 A CN 201110342235A CN 102507246 B CN102507246 B CN 102507246B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grouting
test flume
sensor
boring
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110342235
Other languages
English (en)
Other versions
CN102507246A (zh
Inventor
王院生
路桂英
张永权
乌效鸣
王生维
陶阳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Geosciences
Original Assignee
China University of Geosciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Geosciences filed Critical China University of Geosciences
Priority to CN 201110342235 priority Critical patent/CN102507246B/zh
Publication of CN102507246A publication Critical patent/CN102507246A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102507246B publication Critical patent/CN102507246B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

本发明涉及一种随钻注浆性能测试试验槽，包括实验槽容器、煤层、导线、传感器、固定支板、地脚螺栓、随钻注浆工具、泥浆泵、检测***。所述的试验槽容器为圆柱状，采用透明有机玻璃材料制成，试验槽容器内装有仿真钻井松散段煤层，试验槽容器通过固定支板、地脚螺栓与地面固连；煤层中心有钻孔，多路测试传感器安装在煤层中，传感器通过导线与实验槽容器外的电路板和上位机连接；所述的随钻注浆工具和泥浆泵安装在实验槽容器一侧；检测***包括信号拾取及转换电路、单片机控制器和上位机。本测试试验槽结构简单，通过在试验槽中进行性能测试，为现场提供一种可靠、方便、经济的随钻注浆设备注浆效果的测试和泥浆配方性能的测试。

Description

随钻注浆性能测试试验槽
技术领域
本发明涉及一种随钻注浆性能测试试验槽，具体地说是一种在实验室中模拟各种钻进条件用于检验随钻注浆设备的注浆效果和对泥浆配方性能测试的试验槽。
背景技术
在钻探工程领域，当钻遇易垮塌地层，或钻井垮孔时采取的措施通常是注浆，如水泥浆。待泥浆固结后，重新打钻。固结时间有时长达几十小时，这样大大降低了钻井效率。随钻注浆技术是在钻遇垮塌地层时，一边打钻一边向地层注浆，通过注浆随钻加固井壁的一种技术。加固效果，依赖于注浆工具和所使用的钻井液。但是在现场对注浆效果的定量检验，成本很高且难度很大。为解决对注浆效果的定量检验，本发明提供一种可在实验室中完成的一种随钻注浆性能测试试验槽，是一种在实验室中模拟各种钻进条件，用于检验随钻注浆设备的注浆效果和泥浆配方性能。
发明内容
本发明的目的是为解决上述在现场对注浆效果的定量检验难度大的问题，而提供一种结构简单、控制方便和使用可靠、经济的随钻注浆性能测试试验槽。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种随钻注浆性能测试试验槽，包括试验槽容器、煤层、导线、传感器、固定支板、地脚螺栓、随钻注浆工具、泥浆泵、检测***的电路板和上位机，所述的试验槽容器为圆柱状，采用透明有机玻璃材料制成，试验槽容器内装有仿真钻井松散段煤层，试验槽容器通过固定支板、地脚螺栓与地面固连；所述的煤层通过人工粘结碎煤成质地松散易碎的仿真松散段煤层，煤层中心有钻孔，所述的随钻注浆工具和泥浆泵安装在试验槽容器一侧；所述的传感器安装在煤层中，传感器通过导线与试验槽容器外的检测***的电路板连接；所述的检测***包括信号拾取及转换电路、单片机控制器和上位机。
本发明所述的传感器有两种，用于测试固结强度的气囊传感器和用于测试注浆深度的湿度传感器，均安装在煤层内，将试验槽容器内煤层轴向分段，选取2～4个煤层截面，每个截面安装1个气囊传感器；同时另选2～4个煤层截面，每个煤层截面沿径向排列安装2～3个湿度传感器，湿度传感器与钻孔壁距离在5cm以内。
本发明所述的气囊传感器与湿度传感器间隔安装。
本发明所述的随钻注浆工具安装在钻头与钻杆之间，随钻注浆工具设有喷嘴，钻井液在泥浆泵的作用下通过喷嘴向钻孔壁注浆。
本发明所述的检测***的信号拾取电路包括固结强度和注浆深度的多路传感器、模拟通道开关、半桥单臂电路、高性能放大器和16位AD转换器，所述的上位机通过RS232通讯接口与单片机控制器互连，稳压电源、控制键盘、液晶显示器、模拟通道开关、16位AD转换器、3-8译码器均与单片机控制器连接，电源指示灯与稳压电源连接，多路传感器与模拟通道开关连接，模拟通道开关连接半桥单臂电路后再与高性能放大器连接，3-8译码器连接通道指示灯。
在本发明的随钻注浆性能测试试验槽内模拟随钻注浆过程，一方面由于试验槽容器为有机玻璃材料制作的，可肉眼定性观测注浆效果，另一方面可通过检测***定量地检测并显示注浆深度和固结强度信息。
本发明一种随钻注浆性能测试试验槽具有如下优点：
1、本发明随钻注浆性能测试试验槽采用自行设计的固结强度和注浆深度传感器，采用分段多点设置，可同时检测多点参数，使检测更全面。
2、本发明随钻注浆性能测试试验槽结构简单，操作方便，能实时检测固结强度和注浆深度，过程监测更加直观，真实可靠，成本低，可用于检验随钻注浆设备的注浆效果和泥浆配方性能测试。本发明随钻注浆性能测试试验槽适合用于钻井工程相关科研和教学。
附图说明
图1为本发明的随钻注浆性能测试试验槽结构示意图。
图2为本发明随钻注浆性能测试试验槽煤层内传感器安装示意图。
图3为本发明随钻注浆性能测试试验槽内注浆过程示意图。
图4为本发明随钻注浆性能测试试验槽检测***结构示意图。
图5为本发明上位机处理流程框图。
上述图中：1-泥浆泵、2-注浆工具、3-钻孔、4-煤层、5-试验槽容器、6-导线、7-固定支板、8-地脚螺栓、9-上位机、10-地面、11-气囊传感器、12-湿度传感器、13-喷嘴、14-钻井液、15-电路板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：本发明一种随钻注浆性能测试试验槽，其结构如图1、2所示。试验槽包括泥浆泵1、随钻注浆工具2、煤层4、试验槽容器5、导线6、传感器、固定支板7、地脚螺栓8、检测***的电路板15和上位机9，所述的试验槽容器5为圆柱状，采用透明有机玻璃材料制成，试验槽容器内装有仿真钻井松散段煤层4，试验槽容器通过固定支板7、地脚螺栓8与地面10固连；所述的煤层通过人工粘结碎煤成质地松散易碎的仿真松散段煤层，煤层4中心有钻孔3；所述的随钻注浆工具2和泥浆泵1安装在试验槽容器5一侧；所述的传感器安装在煤层中，传感器通过导线6与试验槽容器外的检测***的多路模拟通道开关相连；多路模拟通道开关、半桥单臂单路、高性能放大器、16位A/D转换器、3-8译码器、通道指示灯、稳压电源、电源指示灯、液晶显示器、控制键盘、RS232通信接口、单片机控制器集成在一块电路板15上；电路板通过RS232接口与上位机9相连。
本发明在注浆过程中，通过排布在试验槽中的传感器检测不同点位的注浆深度和固结强度。所述的传感器有检测固结强度和检测注浆深度两种，传感器安装方式如图2所示，用于测试固结强度的气囊传感器11安装在的煤层内，在选取的煤层每截面安装1个气囊传感器。固结强度的测试采用特制的气囊传感器，可以保证无论煤层在哪个方向变形收缩，传感器都会感应到，并在测值上产生反响。
本发明用于测试注浆深度的传感器采用湿度传感器12，也安装在的煤层内，本发明所指的注浆深度是注浆液由钻孔壁能够向煤层注入的深度。本发明采用在每截面沿径向排列安装了3个湿度传感器，以便测试在不同深度处的湿度。从安装的位置上说，由于需要保证的注浆深度是1cm，因此理论上只要检测这一深度的注浆效果即可。但为检测更加深入，将传感器安装在与钻孔壁距离5cm以内的煤层中。
本发明的气囊传感器11与湿度传感器12间隔安装。
本发明随钻注浆性能测试试验槽，注浆过程如图3。所述的随钻注浆工具2安装在钻头与钻杆之间，随钻注浆工具2上设有喷嘴13，随钻注浆工具2在钻孔中一边旋转，一边进给（图3中为向左或右移动），一边喷浆。钻井液14在泥浆泵1的作用下通过喷嘴13随注浆工具2的转动和移动，均匀地向钻孔3的孔壁注浆，并渗入煤层4中。图中箭头表示钻井液的流动方向。
参见图4，本发明所述的检测***包括信号拾取及转换电路、单片机控制器（下位机）和上位机9。信号拾取电路含有注浆深度和固结强度多路传感器、模拟通道开关、半桥单臂电路、高性能放大器和16位AD转换器。所述的上位机通过RS232通讯接口与单片机控制器互连，稳压电源、控制键盘、液晶显示器、模拟通道开关、16位AD转换器、3-8译码器均与单片机控制器连接，电源指示灯与稳压电源连接，多路传感器与模拟通道开关连接，模拟通道开关连接半桥单臂电路后再与高性能放大器连接，3-8译码器连接通道指示灯。
从图2中的可以看到试验槽内安装有多路传感器，多路传感器检测到不同部位的注浆深度和固结强度原始模拟信息，通过单片机控制器控制模拟通道开关，分时到达半桥单臂电路，经过高性能放大器放大，16位AD转换器转换，输入到单片机控制器中。单片机控制器对输入信息进行处理转换成注浆深度和固结强度的实际值，一方面通过液晶显示器显示，另一方面利用RS232通讯接口输入到上位机中。上位机处理流程参见图5，上位机收到数据后，通过软件进行数据处理，同步仿真在上位机中通过数字和图像两种形式实时显示试验槽内各部位的注浆状态。检测***在运行时，还设计了通道指示灯，显示当前采集信息的位置。

Claims (4)

1.一种随钻注浆性能测试试验槽，其特征在于：包括试验槽容器、煤层、导线、传感器、固定支板、地脚螺栓、随钻注浆工具、泥浆泵、检测***的电路板和上位机，所述的试验槽容器为圆柱状，采用透明有机玻璃材料制成，试验槽容器内装有仿真钻井松散段煤层，试验槽容器通过固定支板、地脚螺栓与地面固连；所述的煤层通过人工粘结碎煤成质地松散易碎的仿真松散段煤层，煤层中心有钻孔，所述的随钻注浆工具和泥浆泵安装在试验槽容器一侧；所述的传感器安装在煤层中，传感器有两种，用于测试固结强度的气囊传感器和用于测试注浆深度的湿度传感器，将试验槽容器内煤层轴向分段，选取2～4个煤层截面，每个截面安装1个气囊传感器；同时另选2～4个煤层截面，每个煤层截面沿径向排列安装2～3个湿度传感器，湿度传感器与钻孔壁距离在5cm以内，传感器通过导线与试验槽容器外的检测***的电路板连接；所述的检测***包括信号拾取及转换电路、单片机控制器和上位机。
2.根据权利要求1所述的一种随钻注浆性能测试试验槽，其特征在于：所述的气囊传感器与湿度传感器间隔安装。
3.根据权利要求1所述的一种随钻注浆性能测试试验槽，其特征在于：所述的随钻注浆工具安装在钻头与钻杆之间，随钻注浆工具设有喷嘴，钻井液在泥浆泵的作用下通过喷嘴向钻孔壁注浆。
4.根据权利要求1所述的一种随钻注浆性能测试试验槽，其特征在于：所述的检测***的信号拾取电路包括固结强度和注浆深度的多路传感器、模拟通道开关、半桥单臂电路、高性能放大器和16位AD转换器，所述的上位机通过RS232通讯接口与单片机控制器互连，稳压电源、控制键盘、液晶显示器、模拟通道开关、16位AD转换器、3-8译码器均与单片机控制器连接，电源指示灯与稳压电源连接，多路传感器与模拟通道开关连接，模拟通道开关连接半桥单臂电路后再与高性能放大器连接，3-8译码器连接通道指示灯。
CN 201110342235 2011-11-03 2011-11-03 随钻注浆性能测试试验槽 Expired - Fee Related CN102507246B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110342235 CN102507246B (zh) 2011-11-03 2011-11-03 随钻注浆性能测试试验槽

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110342235 CN102507246B (zh) 2011-11-03 2011-11-03 随钻注浆性能测试试验槽

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102507246A CN102507246A (zh) 2012-06-20
CN102507246B true CN102507246B (zh) 2013-12-18

Family

ID=46219353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110342235 Expired - Fee Related CN102507246B (zh) 2011-11-03 2011-11-03 随钻注浆性能测试试验槽

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102507246B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104571090B (zh) * 2014-12-31 2018-05-15 贝兹维仪器(苏州)有限公司 随钻测井地面机测试***
EP3100974A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-07 Anheuser-Busch InBev S.A. Method for controlling a bottle burst handling protocol of a container filling device and a dummy container applied therefor
CN106556686B (zh) * 2016-11-16 2019-02-15 宁夏贺兰县机床附件厂 煤矿透水探测装置
CN115680761B (zh) * 2023-01-05 2023-04-07 山西冶金岩土工程勘察有限公司 多层采空区分段注浆治理施工工艺

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2213849Y (zh) * 1995-04-19 1995-11-29 俞建 钻进式注浆锚杆
CN101749030A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国矿业大学 用于巷道软弱围岩加固的多孔并联注浆方法及装置
CN201554463U (zh) * 2009-12-22 2010-08-18 三一重型装备有限公司 井下巷道注浆设备
CN201574751U (zh) * 2009-09-28 2010-09-08 中国地质大学（武汉） 模拟煤层钻孔注浆并评价孔壁稳定性的测试装置
CA2781548A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 Ian Gray System for analysing gas from strata being drilled under high mud flows
CN102155260A (zh) * 2011-05-23 2011-08-17 中国矿业大学 一种急倾斜煤层采空区充填方法
CN102587366A (zh) * 2012-03-13 2012-07-18 胜利油田胜利工程建设（集团）有限责任公司 一种自钻式螺旋锚杆及其随钻注浆搅拌固化施工工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003062590A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-31 Presssol Ltd. Two string drilling system using coil tubing
US8262167B2 (en) * 2009-08-20 2012-09-11 George Anthony Aulisio Apparatus and method for mining coal

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2213849Y (zh) * 1995-04-19 1995-11-29 俞建 钻进式注浆锚杆
CN201574751U (zh) * 2009-09-28 2010-09-08 中国地质大学（武汉） 模拟煤层钻孔注浆并评价孔壁稳定性的测试装置
CA2781548A1 (en) * 2009-11-19 2011-05-26 Ian Gray System for analysing gas from strata being drilled under high mud flows
CN201554463U (zh) * 2009-12-22 2010-08-18 三一重型装备有限公司 井下巷道注浆设备
CN101749030A (zh) * 2009-12-29 2010-06-23 中国矿业大学 用于巷道软弱围岩加固的多孔并联注浆方法及装置
CN102155260A (zh) * 2011-05-23 2011-08-17 中国矿业大学 一种急倾斜煤层采空区充填方法
CN102587366A (zh) * 2012-03-13 2012-07-18 胜利油田胜利工程建设（集团）有限责任公司 一种自钻式螺旋锚杆及其随钻注浆搅拌固化施工工艺

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
松软煤层钻进用可降解钻井液的试验研究;蔡记华等;《2011年煤层气学术研讨会论文集》;20110919;278-285 *
蔡记华等.松软煤层钻进用可降解钻井液的试验研究.《2011年煤层气学术研讨会论文集》.2011,278-285.

Also Published As

Publication number Publication date
CN102507246A (zh) 2012-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2020101353A4 (en) Indoor drilling perception test system for mechanical properties of rock masses
CN107389898B (zh) 动水流砂地层加固注浆扩散规律可视化模拟实验装置与方法
CN102305021B (zh) 一种模拟空气钻井井下钻具动态力学特征的实验方法
CN102507246B (zh) 随钻注浆性能测试试验槽
CN102425404A (zh) 油井分层测压、分层产能测试的方法
CN103925004B (zh) 一种巷道围岩变形精密监测方法
CN105487134B (zh) 一种岩体裂隙三维探测***及探测方法
CN105422088A (zh) 一种煤矿巷道地质参数在线监测***
CN104047590B (zh) 采用井控工程监测***对井控工程检测的方法
CN102226729A (zh) 土压平衡盾构渣土压力控制模型试验装置
CN113175302A (zh) 一种岩体质量智能感知小型钻机***及评估方法
CN202083507U (zh) 一种土压平衡盾构渣土压力控制模型试验装置
CN103821125B (zh) 一种多功能多点位移计锚头
CN209821195U (zh) 一种可视化的盾构隧道施工注浆效果检测试验装置
CN201705393U (zh) 一种矿井突水灾害预警的组合传感器监测***
CN102830050B (zh) 一种确定裂隙岩体渗透系数张量的振荡试验***
CN205712215U (zh) 模拟承压水头升降的基坑开挖模型试验装置
CN107179391A (zh) 一种用于超浅埋下穿隧道浅层注浆的试验装置
RU2268988C2 (ru) Универсальный пакер для опрессовки и исследования колонн
CN109141716B (zh) 一种综合管廊大断面矩形顶管施工管土接触压力测试方法
CN101994323A (zh) 静压桩机施工过程桩基安全性监测及数据显示、记录设备
CN207832739U (zh) 用于下埋式混凝土构件缺陷检测的非开挖装置
CN204101017U (zh) 露井煤矿开采边坡位移监测装置
CN113008514B (zh) 一种采空区突水和注浆治理综合试验装置及方法
CN102003177B (zh) 用于井下单个钻孔的水文地质参数观测仪器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20131218

Termination date: 20141103

EXPY Termination of patent right or utility model