CN108756872A - 一种等径设计的水压致裂法地应力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等径设计的水压致裂法地应力测试装置，包含滑动阀柱、阀座、上、下封隔器、致裂花管及中心杆，滑动阀柱穿设在阀座内并由上端伸出连于钻杆下端，滑动阀柱内设阀柱水孔与钻杆内孔连通，中心杆连于阀座下端，外套上、下封隔器及致裂花管，阀座、上、下封隔器及致裂花管外径相等；阀座内设有连通阀座内腔及上封隔器内腔的L型导通孔，致裂花管一侧设有连通上、下两封隔器内腔的封隔连通孔，致裂花管另一侧设有连通中心杆内孔的致裂水孔，滑动阀柱在阀座内腔内设有上、下两个工位，实现单独回路。本发明具有外形美观，不易弯曲变形及在钻孔中不易卡死等优点。

Description

一种等径设计的水压致裂法地应力测试装置

技术领域

本发明涉及水压致裂法原地应力场测试技术领域，具体的说是涉及一种等径设计的钻孔用水压致裂法原地应力测试装置。

背景技术

水压致裂法原地应力测试过程中，需要首先向串联的上下封隔器加压，使上下封隔器膨胀后在二者之间形成封闭压裂段，然后再向封闭压裂段加压，使钻孔岩体形成张拉裂缝。因此，在钻孔中进行地应力测试的装置均需要在其上部设置水路转换阀，才能实现仅利用钻杆水路分别给上述两个压力回路加压的目的。

传统水压致裂法地应力测试装置中，通过采用细高压橡胶管连接上下封隔器以实现二者间的压力连通(如专利号为201620559873.0的《水压致裂法应力测试装置》)，当测试装置在钻孔中下放或提拉过程中，细高压橡胶管由于与钻孔孔壁岩体的摩擦、剐蹭，非常容易导致细高压橡胶管的磨穿、破损，导致漏水漏压和测试失败。

另外，现有水压致裂法地应力测试装置的岩体压裂段，即上、下封隔器中间的连接单元较细，其外径明显小于上、下封隔器的外径(如专利号为201310424571.3的《单回路水压致裂原地应力测量***》、专利号为201620559873.0的《水压致裂法应力测试装置》及专利号为201710621308.1的《干孔泄压阀及水压致裂地应力测试装置》)。上述较细的压裂段连接单元与钻孔孔壁间存在较大空隙，在钻孔岩体不完整的情况下，孔壁岩体脱落产生的碎屑、岩块会堆积在上述空隙中，导致测试设备卡死和无法收回至地面，从而引发测试设备坠孔事故。

发明内容

针对目前水压致裂法地应力测试设备存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种连接于钻杆下端的、用于水压致裂法地应力测量的等外径设计的水压致裂法原地应力装置，实现杜绝细高压橡胶管磨穿导致的漏水漏压和测试失败，以及消除压裂段连接单元处卡死导致的测试设备卡死坠孔事故的目的。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种等径设计的水压致裂法地应力测试装置，包含滑动阀柱、阀座、上封隔器、致裂花管、中心杆及下封隔器，所述滑动阀柱穿设在所述阀座内并由阀座上端伸出连接于钻杆下端，在所述滑动阀柱内开设有阀柱水孔，所述阀柱水孔与钻杆内孔连通，所述中心杆连接于所述阀座下端，所述中心杆内孔与所述阀座内腔连通，所述上封隔器及下封隔器依次套设在所述中心杆上，在所述上封隔器与下封隔器之间还设有一根套设在中心杆上的致裂花管，所述致裂花管与所述阀座、上封隔器及下封隔器外径相等且从上往下依次连接形成一个外径相等的整体；

在所述阀座内还开设有L型导通孔，所述L型导通孔分别与所述阀座内腔及上封隔器内腔连通，在所述致裂花管一侧还开设有封隔连通孔，所述封隔连通孔分别与所述上封隔器内腔及下封隔器内腔连通，在所述致裂花管另一侧还开设有致裂水孔，在所述中心杆中部还开设有杆间水孔，所述致裂水孔及杆间水孔均与所述致裂花管内腔连通，所述滑动阀柱在所述阀座的内腔内设有上、下两个工位；

当所述滑动阀柱位于上工位时，滑动阀柱的阀柱水孔通过L型导通孔与上封隔器的内腔连通，上封隔器内腔通过封隔连通孔与下封隔器内腔连通；

当所述滑动阀柱位于下工位时，滑动阀柱的阀柱水孔通过阀内腔与中心杆内孔连通，中心杆内孔通过杆间水孔与致裂花管内腔连通，致裂花管内腔与致裂水孔连通。

上述技术方案中，在所述阀座内还设有第一密封圈组及第二密封圈组，所述第一密封圈组和第二密封圈组分设在所述L型导通孔与阀座内腔连通部位的两端；所述第一密封圈组和第二密封圈组均由两道〇型密封胶圈构成。

上述技术方案中，在所述致裂花管内还设有第三密封圈组及第四密封圈组，所述第三密封圈组和第四密封圈组分设所述杆间水孔与致裂水孔连通部位的两端；所述第三密封圈组及第四密封圈组均由两道〇型密封胶圈构成。

上述技术方案中，所述滑动阀柱为上部粗、下部细的变径阀柱。

上述技术方案中，所述滑动阀柱、阀座、致裂花管及中心杆均使用不锈钢材料制成。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)与背景技术中的专利号为201620559873.0和201710621308.1、201310424571.3的专利技术等相比，本新型提供的等径设计的水压致裂法地应力测试装置，连接上、下两封隔器的致裂花管直径较粗、并与上、下封隔器外径一致，使用时，使得致裂花管与钻孔孔壁间的缝隙很小，并与上、下封隔器与钻孔孔壁间的缝隙相同，因此没有多余空间容纳落块、岩屑等，从而有效的杜绝了测试设备致裂段外径细、易容纳落块、岩屑等导致测试设备卡死和无法收回至地面情况；

(2)由于本新型提供的等径设计的水压致裂法地应力测试装置，连接上、下两封隔器的致裂花管直径较粗、并与上、下两封隔器外径一致，因此有足够空间通过在致裂花管中设置连通孔，实现上、下两封隔器之间的压力连通，无需再利用细高压橡胶管连接上、下两两封隔器，从而彻底消除了细高压橡胶管磨穿导致的漏水漏压和测试失败情况；

(3)由于阀座、上封隔器、致裂花管及下封隔器等构件的外直径均相等，且依次连接形成外径相等的整体，无明显缩径部位，故而设备的整体刚度大、抗弯能力强，不易发生弯曲变形；同时，由于各构件外直径相等，仪器在整体上更加美观。

附图说明

图1为本发明中滑动阀柱位于阀座的内腔上工位时的结构示意图；

图2为图1中滑动阀柱位于阀座的内腔上工位时的具体应用实施例图；

图3为本发明中滑动阀柱位于阀座的内腔下工位时的结构示意图；

图4为图3中滑动阀柱位于阀座的内腔下工位时的具体应用实施例；

图中：1、滑动阀柱；2、阀柱水孔；3、阀座；4、上封隔器；5、致裂花管；6、中心杆；7、下封隔器；8、致裂水孔；9、杆间水孔；10、第一密封圈组；11、第二密封圈组；12、第三密封圈组；13、第四密封圈组；14、封隔连通孔；15、L型导通孔。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明是如何实施的。

如图1至图4所示，本发明提供的一种等径设计的水压致裂法地应力测试装置，包含滑动阀柱1、阀座3、上封隔器4、致裂花管5、中心杆6及下封隔器7，滑动阀柱1穿设在阀座3内并由阀座3上端伸出连接于钻杆(图中未示出)下端，在滑动阀柱1内开设有阀柱水孔2，阀柱水孔2与钻杆16内孔连通，中心杆6连接于阀座3下端，中心杆6内孔与阀座3内腔连通，上封隔器4、致裂花管5及下封隔器7从上往下依次套设在中心杆6上，阀座3、上封隔器4、致裂花管5及下封隔器7外径相等且从上往下依次连接形成一个外径相等的整体；

如图1和图2所示，在阀座3内还开设有L型导通孔15，L型导通孔15分别与阀座3内腔及上封隔器4内腔连通，在致裂花管5一侧还开设有封隔连通孔14，封隔连通孔14分别与上封隔器4内腔及下封隔器7内腔连通，在致裂花管5另一侧还开设有致裂水孔8，在中心杆6中部还开设有杆间水孔9，致裂水孔8及杆间水孔9均与致裂花管5内腔连通，滑动阀柱1在阀座3的内腔内设有上、下两个工位；

如图1和图2所示，当滑动阀柱1位于上工位时，滑动阀柱1的阀柱水孔2通过L型导通孔15与上封隔器4的内腔连通，上封隔器4内腔通过封隔连通孔14与下封隔器7内腔连通；

如图3和图4所示，当滑动阀柱1位于下工位时，滑动阀柱1的阀柱水孔2通过阀座3内腔与中心杆6内孔连通，中心杆6内孔通过杆间水孔9与致裂花管5内腔连通，致裂花管5内腔与致裂水孔8连通。

如图2和图4所示，在阀座3内还设有第一密封圈组10及第二密封圈组11，第一密封圈组10和第二密封圈组11分设在L型导通孔15与阀座3内腔连通部位的两端，第一密封圈组10及第二密封圈组11均由两道〇型密封胶圈构成。

如图2和图4所示，在致裂花管5内还设有第三密封圈组12及第四密封圈组13，第三密封圈组12和第四密封圈组13分设杆间水孔9与致裂水孔8连通部位的两端；第三密封圈组12及第四密封圈组13均由两道〇型密封胶圈构成。

如图2和图4所示，滑动阀柱1为上部粗、下部细的变径阀柱。

滑动阀柱1、阀座3、致裂花管5及中心杆6均使用不锈钢材料制成。

本发明提供的等径设计的水压致裂法地应力测试装置的优点有：(1)有效的杜绝了测试设备致裂段外径细、易容纳落块、岩屑等导致测试设备卡死和无法收回至地面情况；(2)彻底消除了细高压橡胶管磨穿导致的漏水漏压和测试失败情况；(3)整体刚度大、不易发生弯曲变形，整体外径相等、外形美观。

最后说明，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种等径设计的水压致裂法地应力测试装置，包含滑动阀柱(1)、阀座(3)、上封隔器(4)、中心杆(6)及下封隔器(7)，所述滑动阀柱(1)穿设在所述阀座(3)内并由阀座(3)上端伸出连接于钻杆下端，在所述滑动阀柱(1)内开设有阀柱水孔(2)，所述阀柱水孔(2)与钻杆内孔连通，所述中心杆(6)连接于所述阀座(3)下端，所述中心杆(6)内孔与所述阀座(3)内腔连通，所述上封隔器(4)及下封隔器(7)依次套设在所述中心杆(6)上，其特征在于：在所述上封隔器(4)与下封隔器(7)之间还设有一根套设在中心杆(6)上的致裂花管(5)，所述致裂花管(5)与所述阀座(3)、上封隔器(4)、及下封隔器(7)外径相等且从上往下依次连接形成一个外径相等的整体；在所述阀座(3)内还开设有L型导通孔(15)，所述L型导通孔(15)分别与所述阀座(3)内腔及上封隔器(4)内腔连通，在所述致裂花管(5)一侧还开设有封隔连通孔(14)，所述封隔连通孔(14)分别与所述上封隔器(4)内腔及下封隔器(7)内腔连通，在所述致裂花管(5)另一侧还开设有致裂水孔(8)，在所述中心杆(6)中部还开设有杆间水孔(9)，所述致裂水孔(8)及杆间水孔(9)均与所述致裂花管(5)内腔连通，所述滑动阀柱(1)在所述阀座(3)的内腔内设有上、下两个工位；

当所述滑动阀柱(1)位于上工位时，所述滑动阀柱(1)的阀柱水孔(2)通过L型导通孔(15)与上封隔器(4)的内腔连通，所述上封隔器(4)内腔通过封隔连通孔(14)与下封隔器(7)内腔连通；

当所述滑动阀柱(1)位于下工位时，所述滑动阀柱(1)的阀柱水孔(2)通过阀座(3)内腔与中心杆(6)内孔连通，所述中心杆(6)内孔通过杆间水孔(9)与致裂花管(5)内腔连通，所述致裂花管(5)内腔与所述致裂水孔(8)连通。

2.根据权利要求1所述的等径设计的水压致裂法地应力测试装置，其特征在于：在所述阀座(3)内还设有第一密封圈组(10)及第二密封圈组(11)，所述第一密封圈组(10)和第二密封圈组(11)分设在所述L型导通孔(15)与阀座(3)内腔连通部位的两端，所述第一密封圈组(10)及第二密封圈组(11)均由两道〇型密封胶圈构成。

3.据权利要求1所述的等径设计的水压致裂法地应力测试装置，其特征在于：在所述致裂花管(5)内还设有第三密封圈组(12)及第四密封圈组(13)，所述第三密封圈组(12)和第四密封圈组(13)分设所述杆间水孔(9)与致裂水孔(8)连通部位的两端；所述第三密封圈组(12)及第四密封圈组(13)均由两道〇型密封胶圈构成。

4.根据权利要求1所述的等径设计的水压致裂法地应力测试装置，其特征在于所述：所述滑动阀柱(1)为上部粗、下部细的变径阀柱。

5.据权利要求1所述的等径设计的水压致裂法地应力测试装置，其特征在于：所述滑动阀柱(1)、阀座(3)、致裂花管(5)及中心杆(6)均使用不锈钢材料制成。