CN201786319U - 一种干孔封隔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种干孔封隔装置。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用方便的干孔封隔装置，以保证测试(试验)过程的顺利进行和测试(试验)结果的可靠。解决该问题的技术方案是：干孔封隔装置，具有横截面呈环形的橡胶筒，其两端分别密封连接铁头，两个铁头端部均开有试验段进水孔，其特征在于：其中一个铁头端部开设均与橡胶筒连通的加压孔和卸压孔。本实用新型主要适用于岩体工程深钻孔干孔段水压致裂法地应力测试及高压压水试验。

Description

一种干孔封隔装置

技术领域

本实用新型涉及一种干孔封隔装置，主要用于岩体工程深钻孔干孔段水压致裂法地应力测试及高压压水试验。

背景技术

对于水压致裂法地应力测试及高压压水试验来说，封隔器(止水栓塞)是一个关键设备，封隔器止水效果的好坏，直接影响到测试和试验的成果。

普通的压水试验一般是在钻孔钻进过程中进行的，采用打一段测试一段，自上而下的方法，止水方法是单个栓塞法，早期的普通勘探钻机上采用的栓塞是单管顶压式(机械式)，后来发展到水压式和气压式栓塞。

随着水压致裂法地应力测试技术和设备的引进，高强度橡胶筒式封隔器以其独特的优点得到了普遍的应用。水压致裂法地应力测试或高压压水试验时，首先需要选取符合测试(试验)条件的岩体测试(试验)段，然后采用单个或双个封隔器将测试(试验)段的一端或两端封隔起来，见图1。其使用原理是：测试(试验)开始前，通过高压管路向封隔器的橡胶筒内充水(油或气体)，并施加压力使其径向膨胀，与孔壁紧密接触，达到止水的效果，随后即可对测试段进行水压致裂法地应力测试或高压压水试验；测试(试验)结束后，在孔口外释放施加的水(油或气体)压力，在橡胶筒自身弹性收缩和孔内地下水压力的作用下，封隔器的橡胶筒逐渐径向缩小，至脱离孔壁，即可移位进行下一段测试(试验)工作。

现有的封隔器包括铁头2’和橡胶筒1’，其中铁头端部开设试验段进水孔3’和与橡胶筒连通的加压孔4’，如图2、图3所示，在孔内地下水位较高，或地下水位虽然较深，但可以通过孔口注水使孔内地下水位抬升至孔口附近，此时封隔器卸压后，封隔器橡胶筒内水压和外水压基本平衡，故能够收缩至原状，不影响试验；但是，当遇到钻孔内地下水位很深，且通过孔口注水也无法使孔内地下水位抬升至孔口时，若采用水或油介质来向封隔器加压使其膨胀，则由于没有外部水压力作用，膨胀后封隔器橡胶筒内水压力就保持有一定的静水压力，致使其不能收缩，封隔器就牢牢的卡在孔内，使得封隔器不能移位，测试(试验)工作无法再进行；若采用高压气体使封隔器膨胀，卸压后封隔器能够较快的收缩，不过由于气体的压缩性较大，在测试(试验)段高水压力作用下封隔器胶筒易产生较大的压缩，使测试的压力水从封隔器的测向渗透，造成测试(试验)失败。

为此，有人发明了一个专用的三路推拉开关，想解决干孔时封隔器卸压难的问题。但是，该推拉开关结构并不完善，缺点是：封隔器注水加压后，封隔器内的压力无法观测，测试(试验)过程中也无法给封隔器补压，当测试压力较大或测试时间较长时，易造成封隔器内压力不足或降低，从而使得封隔失效。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术中在深孔内地下水位很低或干孔时，封隔器卸压难的问题，提供一种结构简单、使用方便的干孔封隔装置，以保证测试(试验)过程的顺利进行和测试(试验)结果的可靠。

本实用新型所采用的技术方案是：干孔封隔装置，具有横截面呈环形的橡胶筒，其两端分别密封连接铁头，两个铁头端部均开有试验段进水孔，其特征在于：其中一个铁头端部开设均与橡胶筒连通的加压孔和卸压孔。

所述试验段进水孔布置在铁头端面中心。

所述加压孔和卸压孔以试验段进水孔轴线为中心对称布置。

两个铁头上的试验段进水孔之间通过过水管密封连通，橡胶筒同轴外套于该过水管外部。

本实用新型的有益效果是：本实用新型其中一个铁头端部开设均与橡胶筒连通的加压孔和卸压孔，测试(试验)前通过加压孔将水(油)压入橡胶筒内，对封隔器加压使其膨胀，与孔壁紧密贴合，测试(试验)完成后用高压气泵通过卸压孔向橡胶筒内充气，将管路和封隔器内的水(油)压出，解决了现有技术中在深孔内地下水位很低或干孔时，封隔器卸压难的问题，从而保证了测试(试验)过程的顺利进行和测试(试验)结果的可靠。

附图说明

图1是本实用新型背景技术中封隔器在实际使用中的结构图。

图2是本实用新型背景技术中封隔器的主剖视图。

图3是图2的左视图。

图4是本实用新型的主剖视图。

图5是图4的左视图。

图6是本实用新型在实际使用中的结构图(两端封隔)。

图7是本实用新型在实际使用中的结构图(一端封隔)。

具体实施方式

现有技术中的封隔器在深孔干孔情况下，如果采用水(油)介质给封隔器加压，在大气压力和重力的作用下，连接封隔器管路和封隔器内部的水(油)就难以排出，封隔器就不能收缩，而卡在孔内，使得封隔器不能移位，测试(试验)工作无法再进行；如果采用气体给封隔器加压，虽然封隔器收缩方便，但因气体的易压缩性会使封隔效果降低，影响测试(试验)结果。因此，考虑利用水(油)和气体的各自特点，对原有封隔器进行改进。改进后的封隔装置结构如图4、图5所示，包括横截面呈环形的橡胶筒1，即该橡胶筒呈套筒状，其内壁和外壁之间形成密封空间；橡胶筒1两端分别密封连接铁头2，两个铁头2端部中心均开有试验段进水孔3，两个试验段进水孔3之间通过过水管6密封连通，该过水管从橡胶筒1内壁围成的中心通孔穿过，即过水管6和橡胶筒1同轴嵌套布置；其中一个铁头2端部开设均与橡胶筒1连通的加压孔4和卸压孔5，该加压孔4和卸压孔5以试验段进水孔3轴线为中心对称布置，实际使用中，分别通过加压孔4和卸压孔5对橡胶筒1进行加压和卸压。

如图6所示，在实际使用过程中，采用两个本实施例的封隔装置将测试(试验)段的两端封隔起来，对于靠近孔口的封隔装置，开有加压孔4和卸压孔5的一端朝向孔口布置，该端面(上端)上的试验段进水孔3与压力钢管7密封连接，用于向测试(试验)段充水，加压孔4和卸压孔5分别与加压管8和卸压管9密封连接，另一端面(下端)上的试验段进水孔3与花管10密封连接，该花管上开有出水孔；对于远离孔口的封隔装置，其结构有所不同，仅在靠近孔口一端的铁头2上开设试验段进水孔3，与花管10末端密封连接，实现两个封隔装置的相互定位，同时两个封隔装置之间通过皮管11连通，实现两个封隔装置同时加压和卸压；当然，对于远离孔口的这个封隔装置，也可采用与靠近孔口的封隔装置相同的结构，安装时，开有加压孔4和卸压孔5的一端朝向孔口布置，同时将卸压孔5以及位于下端铁头2上的试验段进水孔3密封堵住，位于上端铁头2上的试验段进水孔3与花管10密封连接即可，加压孔4通过皮管11与靠近孔口的封隔装置密封连通即可。

其工作原理如下：将连接完成的封隔装置下至预定孔深后，用高压水泵(或油泵)向加压管8内不间断加水(油)，直到卸压管9的管口出水(油)时，关闭卸压管9，继续对加压管8加压，使得橡胶筒1内压力达到预定的封隔压力，然后关闭加压管8的进水(油)阀门，即可开始地应力测试或高压压水试验。测试(试验)时，依次通过压力钢管7、过水管6和花管10向测试(试验)段灌水。测试(试验)结束后，打开加压管8和卸压管9的阀门，用高压气泵向卸压管9压气，使得卸压管9、加压管8以及橡胶筒1内的水通过加压管8流出，直到全部流出为止，此时封隔器无内水压力，则在橡胶筒1弹性作用下可较快收缩，回到初始直径大小状态并于孔壁脱离，进而可移位继续进行测试(试验)。

当测试(试验)段位于孔底时，采用一个封隔装置将测试(试验)段的上端封隔起来，如图7所示，开有加压孔4和卸压孔5的一端朝向孔口布置，该端面(上端)上的试验段进水孔3与压力钢管7密封连接，用于向测试(试验)段充水，加压孔4和卸压孔5分别与加压管8和卸压管9密封连接，另一端面(下端)上的试验段进水孔3与花管10密封连接，该花管上开有出水孔。其工作原理同上。

Claims (4)

1.一种干孔封隔装置，具有横截面呈环形的橡胶筒(1)，其两端分别密封连接铁头(2)，两个铁头(2)端部均开有试验段进水孔(3)，其特征在于：其中一个铁头(2)端部开设均与橡胶筒(1)连通的加压孔(4)和卸压孔(5)。

2.根据权利要求1所述的干孔封隔装置，其特征在于：所述试验段进水孔(3)布置在铁头(2)端面中心。

3.根据权利要求2所述的干孔封隔装置，其特征在于：所述加压孔(4)和卸压孔(5)以试验段进水孔(3)轴线为中心对称布置。

4.根据权利要求1或2或3所述的干孔封隔装置，其特征在于：两个铁头(2)上的试验段进水孔(3)之间通过过水管(6)密封连通，橡胶筒(1)同轴外套于该过水管外部。

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