CN206694021U - 一种控制阀及水压致裂测地应力试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种控制阀，包括主导杆、第一压力通道以及第二压力通道、在主导杆外壁开设的与第一压力通道连通的溢流孔，在位于溢流孔区域的主导杆外壁上套装有溢流阀，溢流阀包括中空的阀体、在阀体壁上贯通开设的与阀体中空腔连通的溢流通道；主导杆从阀体的中空腔内穿过，所述溢流阀上连接有可驱动溢流阀沿主导杆外壁滑动的驱动装置；所述溢流阀沿主导杆移动时，溢流孔与溢流通道可对接连通或错开隔断；溢流阀顶部抵接有套装在主导杆上的可压缩弹性件，弹性件顶部抵接有固定在主导杆上的限位块。本实用新型通过控制阀的设计，可实现封隔器方便的加压和泄压，从而使得伸入钻孔内的整个设备可方便的上下移动，有利于下一次试验的进行。

Description

一种控制阀及水压致裂测地应力试验装置

技术领域

本实用新型属于水压致裂法地应力试验设备，具体涉及一种控制阀及水压致裂测地应力试验装置。

背景技术

水压致裂法地应力试验的原理是利用一对可膨胀的橡胶封隔器，在预定的测试深度封隔一段钻孔，然后泵入液体介质对封隔段施压，根据压裂过程曲线的特征值，可获得破裂压力、瞬时关闭压力、重张压力等压力参数，由破裂缝方向来直接推求平面地应力状态。

目前常用的液压加载方式分单通道和双通道两种，单通道是指封隔器和加压段的液压均由一个通道实现（通常是空心钻杆），通过钻杆的压、拔来实现通道切换。双通道是使用两个独立的压力通道（通常是两根高压管）对封隔器和加压段分别加压，通过地面的开关来控制两个通道内的压力。

当在钻孔的某一段试验完毕之后，需要将试验装置移动到钻孔的另外一段进行相同的试验。然而在这一过程中，上述两种装置都有共同的缺陷，由于加压装置安放在孔口，当试验段较深时，如果孔内无水，封隔器外没有外水压力，封隔器内的水产生的压力会导致封隔器膨胀贴紧孔壁，伸入钻孔内的整个设备卡住无法上下移动，导致无法进行下一次试验。但是在钻孔内有较大外水压力的情况下，外水压力会抵消掉封隔器的膨胀部分，使得伸入钻孔内的设备可以移动，因此，现有技术的设备一般只适用于富水的钻孔中，在干孔或地下水位较低的钻孔中使用受限。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种适用于干孔的水压致裂测地应力试验装置，以及相配套的控制阀。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种控制阀，包括主导杆、在主导杆内贯通设置的相互独立的第一压力通道以及第二压力通道、在主导杆外壁开设的与第一压力通道连通的溢流孔，在位于溢流孔区域的主导杆外壁上套装有溢流阀，所述溢流阀包括带有中空腔的阀体、在阀体壁上贯通开设的与阀体中空腔连通的溢流通道；

所述主导杆从阀体的中空腔内穿过，所述溢流阀上连接有可驱动溢流阀沿主导杆外壁滑动的驱动装置；所述溢流阀沿主导杆移动时，溢流孔与溢流通道可对接连通或错开隔断；

所述溢流阀顶部抵接有套装在主导杆上的可压缩弹性件，弹性件顶部抵接有固定在主导杆上的限位块。

上述方案中，溢流阀在驱动装置的带动下，沿主导杆上下移动，当移动到溢流孔与溢流通道接连通时，第一压力通道中的液体实现泄压；当移动到溢流孔与溢流通道错开隔断时，第一压力通道为保压状态。

进一步的，所述溢流通道包括环绕阀体内腔开设的环向溢流槽、在阀体壁上垂直于阀体轴向开设的溢流管，所述溢流管环绕阀体壁间隔设有多个，且每一个溢流管均与溢流槽连通。

为了更好的密封，在阀体内腔、位于溢流槽上方和下方分别设有第一密封圈和第二密封圈，在阀体内腔上部且远离第一密封圈处设有第三密封圈；

溢流孔始终位于第二密封圈和第三密封圈之间。

上述方案可以保证无论溢流孔与溢流通道连通还是隔断状态，设备的密封性良好。

具体的，所述驱动装置包括与阀体壁连接的套筒、与套筒顶部连接的拉绳，所述拉绳向上伸出钻孔并固定。

相应的，本实用新型还提供一种水压致裂测地应力试验装置，包括间隔设置的上封隔器和下封隔器，所述上封隔器包括中空的密封胶筒、从密封胶筒中空腔中穿过的加压管，所述下封隔器包括中空的密封胶筒，上封隔器与下封隔器的密封胶筒之间通过管道连通，还包括上述方案所述的控制阀，所述控制阀的第一压力通道出口与上封隔器的密封胶筒对接连通，第二压力通道出口与上封隔器的加压管对接连通。

该试验装置中，上、下封隔器是现有的设备，其在钻孔内的装配方式与常规技术相同，上、下封隔器进入钻孔后，二者与钻孔壁合围形成的空腔即为试验加压段。试验时，通过第一压力通道往上、下封隔器的密封胶筒中注入液体，通过第二压力通道经由加压管往加压段中注入液体。

进一步的，还包括与第一压力通道入口连接的封隔器加压***、与第二压力通道入口连接的加压段加压采集***。

具体的，在钻孔孔口处设有绞盘，所述驱动装置包括与阀体壁连接的套筒、与套筒顶部连接的拉绳，所述拉绳向上伸出钻孔并盘绕在绞盘上。

本实用新型通过控制阀的设计，使得水压致裂法测地应力的设备具有了泄压功能，尤其对于干孔或地下水位较低的钻孔内，可实现封隔器方便的加压和泄压，从而使得伸入钻孔内的整个设备可方便的上下移动，有利于下一次试验的进行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为主导杆结构图。

图2为溢流阀主视图。

图3为溢流阀俯视图。

图4为套筒结构图。

图5为控制阀结构图。

图6为试验装置结构图。

图7为上封隔器结构图。

图8为下封隔器结构图。

图中：1-主导杆,2-溢流阀,3-限位块，4-弹性件,5-套筒,6-拉绳，7-钻孔,8-上封隔器，9-下封隔器,10-绞盘，11-第一压力通道，12-第二压力通道,13-溢流孔,21-阀体,22-溢流槽,23-溢流管,24-第一密封圈，25-第二密封圈，26-第三密封圈,81-密封胶筒，82-加压管,100-封隔器加压***，101-加压段加压采集***。

具体实施方式

如图1～5所示，一种控制阀，包括主导杆1、在主导杆1内贯通设置的第一压力通道11以及第二压力通道12、在主导杆1外壁开设的与第一压力通道11连通的溢流孔13。

在位于溢流孔13区域的主导杆1外壁上套装有溢流阀2。所述溢流阀2包括中空的阀体21、在阀体21壁上贯通开设的与阀体21中空腔连通的溢流通道。

所述溢流通道包括环绕阀体21内腔开设的环向溢流槽22、在阀体21壁上垂直于阀体轴向开设的溢流管23。所述溢流管23环绕阀体21壁间隔设有多个，且每一个溢流管23均与溢流槽22连通。

在阀体21内腔、位于溢流槽22上方和下方分别设有第一密封圈24和第二密封圈25。在阀体内腔上部且远离第一密封圈24处设有第三密封圈26。

溢流孔13始终位于第二密封圈25和第三密封圈26之间。

所述主导杆1从阀体21的中空腔内穿过，所述溢流阀2上连接有可驱动溢流阀2沿主导杆1外壁滑动的驱动装置。所述驱动装置包括与阀体21壁连接的套筒5、与套筒5顶部连接的拉绳6。所述拉绳6向上伸出钻孔7并固定。

所述溢流阀2沿主导杆1移动时，溢流孔13与溢流通道可对接连通或错开隔断。

所述溢流阀2顶部抵接有套装在主导杆1上的可压缩弹性件4，弹性件4顶部抵接有固定在主导杆1上的限位块3。所述弹性件优选为弹簧。

如图6～8所示，本实施例还提供一种水压致裂测地应力试验装置，包括间隔设置的上封隔器8和下封隔器9。所述上封隔器8包括中空的密封胶筒81、从密封胶筒81中空腔中穿过的加压管82。加压管下端带孔。所述下封隔器9包括中空的密封胶筒81。上封隔器8与下封隔器9的密封胶筒81之间通过管道连通。

还包括上述方案所述的控制阀，所述控制阀的第一压力通道11出口与上封隔器8的密封胶筒81对接连通。第二压力通道12出口与上封隔器8的加压管82对接连通。

还包括与第一压力通道11入口连接的封隔器加压***100、与第二压力通道12入口连接的加压段加压采集***101。

在钻孔7孔口处设有绞盘10，所述拉绳6向上伸出钻孔7并盘绕在绞盘10上。

试验装置装配完成后，先用绞盘10将控制阀及上、下封隔器放到指定部位，开始试验，此时溢流管23与溢流孔13不连通，压力可以传到上、下封隔器内，使密封胶筒81胀开。试验结束后，向上提拉绳6，由于此时上、下封隔器处于胀开状态，贴紧孔壁，无法移动，只有溢流阀2可向上移动，移动的同时压缩弹簧，当主导杆1上的溢流孔31和溢流阀上2的溢流管23连通时，封隔器内的液体从溢流孔13经由溢流管23流出至钻孔内，压力释放，上、下封隔器缓慢收缩。当上、下封隔器不再贴紧孔壁时，在弹簧的回弹作用下，溢流阀2向下移动，溢流孔13与溢流管23错开隔断，上封隔器8的压力通道再次与外界隔离，此时可将试验装置移动到下一个试验段，继续试验。

Claims (7)

1.一种控制阀，其特征在于：包括主导杆（1）、在主导杆（1）内贯通设置的相互独立的第一压力通道（11）以及第二压力通道（12）、在主导杆（1）外壁开设的与第一压力通道（11）连通的溢流孔（13），在位于溢流孔（13）区域的主导杆（1）外壁上套装有溢流阀（2），所述溢流阀（2）包括带有中空腔的阀体（21）、在阀体（21）壁上贯通开设的与阀体（21）中空腔连通的溢流通道；

所述主导杆（1）从阀体（21）的中空腔内穿过，所述溢流阀（2）上连接有可驱动溢流阀（2）沿主导杆（1）外壁滑动的驱动装置；所述溢流阀（2）沿主导杆（1）移动时，溢流孔（13）与溢流通道可对接连通或错开隔断；

所述溢流阀（2）顶部抵接有套装在主导杆（1）上的可压缩弹性件（4），弹性件（4）顶部抵接有固定在主导杆（1）上的限位块（3）。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：所述溢流通道包括环绕阀体（21）内腔开设的环向溢流槽（22）、在阀体（21）壁上垂直于阀体轴向开设的溢流管（23），所述溢流管（23）环绕阀体（21）壁间隔设有多个，且每一个溢流管（23）均与溢流槽（22）连通。

3.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于：在阀体（21）内腔、位于溢流槽（22）上方和下方分别设有第一密封圈（24）和第二密封圈（25），在阀体内腔上部且远离第一密封圈（24）处设有第三密封圈（26）；

溢流孔（13）始终位于第二密封圈（25）和第三密封圈（26）之间。

4.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于：所述驱动装置包括与阀体（21）壁连接的套筒（5）、与套筒（5）顶部连接的拉绳（6），所述拉绳（6）向上伸出钻孔（7）并固定。

5.一种水压致裂测地应力试验装置，包括间隔设置的上封隔器（8）和下封隔器（9），所述上封隔器（8）包括中空的密封胶筒（81）、从密封胶筒（81）中空腔中穿过的加压管（82），所述下封隔器（9）包括中空的密封胶筒（81），上封隔器（8）与下封隔器（9）的密封胶筒（81）之间通过管道连通，其特征在于：还包括上述权利要求1～4任一项所述的控制阀，所述控制阀的第一压力通道（11）出口与上封隔器（8）的密封胶筒（81）对接连通，第二压力通道（12）出口与上封隔器（8）的加压管（82）对接连通。

6.根据权利要求5所述的水压致裂测地应力试验装置，其特征在于：还包括与第一压力通道（11）入口连接的封隔器加压***（100）、与第二压力通道（12）入口连接的加压段加压采集***（101）。

7.根据权利要求5所述的水压致裂测地应力试验装置，其特征在于：在钻孔（7）孔口处设有绞盘（10），所述驱动装置包括与阀体（21）壁连接的套筒（5）、与套筒（5）顶部连接的拉绳（6），所述拉绳（6）向上伸出钻孔（7）并盘绕在绞盘（10）上。