CN107469439A - 分段组合式水压致裂应力测量过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地应力测量技术领域，尤其是涉及一种分段组合式水压致裂应力测量过滤器。分段组合式水压致裂应力测量过滤器包括空心管柱、第一过滤器和第二过滤器；所述第一过滤器和所述第二过滤器均为空心柱体；所述第二过滤器套设在所述第一过滤器的外侧；所述第一过滤器的一端与所述空心管柱的一端连接。本发明提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，通过简单组装后，能够进行分级过滤，避免了铁锈进入推拉开关，保证了测试的顺利进行；避免了化学油脂对滤孔的堵塞，保证了液体能够正常进入推拉开关，保证测试的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及地应力测量技术领域，尤其是涉及一种分段组合式水压致裂应力测量过滤器。
背景技术
地应力是存在于地壳岩体中的初始应力，也是固体地球的重要物理属性参数之一。地应力是引起岩体变形、失稳和破坏的根源力量，因而开展地应力的测量工作在地震机理研究、矿山隧道设计、大型水坝坝基建设等方面具有重要的科学意义。
地应力测量最主要的方法是水压致裂法。水压致裂法地应力测量是通过在钻孔中封隔一段岩石裸孔，向封隔段注入高压液体，使孔壁压裂段岩体发生破裂来确定地应力大小和方向的一种方法。该方法理论成熟、操作简便、测量深度大、成本低，目前在全世界范围内得到广泛的应用。水压致裂地应力测量依赖于钻孔，钻孔普遍直径几十至数百厘米，深几十米至数公里。
水压致裂应力测量使用地质或石油钻杆作为高压液体的通道。液体通过钻杆进入井下推拉开关。推拉开关是控制座封和压裂两种关键动作转化的核心仪器，其内部有一排细小孔眼作为高压液体从钻杆进入封隔器和裸孔压裂段的通道，同时有多道精密加工的耐高压密封圈作为隔档、阻止高压液体发生串通的核心部件。理想情况下，在钻孔中开展水压致裂法地应力测量需要干净的清水作为压裂液体。当前普遍情况下，为避免杂质堵塞推拉开关，通常在钻杆末端与推拉开关连接处，放置一个简易过滤管。过滤管为中孔塑料管，管周打一些小洞阻止水中泥沙等进入推拉开关。
由于野外复杂地质条件和各种现实施工的限制，很多情况下难以提供干净的、后者含少量泥沙的水源。
当前过滤管难以解决如下三大问题：
1)由于打钻液体具有腐蚀性，钻杆内壁剥落大量铁锈，现有的过滤管不能限制一些细微铁锈进入推拉开关，进而造成铁锈划破、割裂氟化耐高压密封圈，导致测试失败；
2)有些水源含有黄油、皂化(油)液等化学物质，这些油脂在水中会吸附各种杂质，聚集成团，进而堵塞和贴附在过滤管外部，完全堵住小孔，使液体不能进入推拉开关，造成测量失败；
3)测量过程中，压裂段的反排回水具有一定的压力，这种高压水流经过过滤管返回到钻杆中时，会扬起堆积在过滤管与钻杆环状空间底部位置的泥沙等杂质，悬浮的杂质有可能再次进入并堵塞推拉开关，造成二次伤害。随着水压致裂钻孔深度愈来愈大，反排水压越大，这些问题也将愈发突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分段组合式水压致裂应力测量过滤器，以解决现有技术中存在的技术问题。
本发明提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，包括空心管柱、第一过滤器和第二过滤器；
所述第一过滤器和所述第二过滤器均为空心柱体；
所述第二过滤器套设在所述第一过滤器的外侧；
所述第一过滤器的一端与所述空心管柱的一端连接。
进一步的，所述第一过滤器上设置有分离圈；
所述分离圈靠近所述空心管柱的一端与所述空心管柱插接；
所述第二过滤器套设在所述分离圈远离所述空心管柱的一端。
进一步的，所述第二过滤器与所述第一过滤器之间为间隙配合。
进一步的，所述第一过滤器的滤孔大于所述第二过滤器的滤孔；
所述第二过滤器的滤孔密度大于所述第一过滤器的滤孔密度。
进一步的，分段组合式水压致裂应力测量过滤器还包括第三过滤器；
所述第三过滤器为空心柱体；
所述第三过滤器的一端与所述第一过滤器远离所述空心管柱的一端连接。
进一步的，所述第三过滤器的外壁上设置有至少一个空心细管；
所述空心细管与所述第三过滤器上的滤孔一一对应连接。
进一步的，所述空心细管为多排设置；
同一排所述空心细管中，相邻的空心细管的轴线夹角为90°。
进一步的，相邻的所述空心细管不在同一平面上。
进一步的，所述第三过滤器远离所述第一过滤器的一端设置有堵头。
进一步的，所述空心管柱为强磁化处理。
本发明提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，通过简单组装后，能够进行分级过滤，避免了铁锈进入推拉开关，保证了测试的顺利进行；避免了化学油脂对滤孔的堵塞，保证了液体能够正常进入推拉开关，保证测试的顺利进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器的爆炸图；
图2为本发明实施例提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器的空心管柱的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器的第一过滤器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器的第二过滤器的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器的第三过滤器的结构示意图。
附图标记：
1：空心管柱；1-1：外螺纹；
2：第一过滤器；2-1：第一连接段；2-2：分离圈；2-3：过滤段；2-4：第一滤孔；
3：第二过滤器；3-1：第二滤孔；
4：第三过滤器；4-1：第二连接段；4-2：空心细管；
5：堵头。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如附图1-5所示，本发明提供了一种分段组合式水压致裂应力测量过滤器，包括空心管柱1、第一过滤器2和第二过滤器3；
所述第一过滤器2和所述第二过滤器3均为空心柱体；
所述第二过滤器3套设在所述第一过滤器2的外侧；
所述第一过滤器2的一端与所述空心管柱1的一端连接。
在本实施例中，空心管柱1的一端与第一过滤器2可拆卸连接，使得空心管柱1能够与第一过滤器2快速组装，另一端设置有外螺纹1-1，能够通过外螺纹1-1与其他零部件，如推拉开关连接。
在本实施例中，第二过滤器3套设在第一过滤器2的外侧，能够先通过第二过滤器3进行初步过来后，再利用第一过滤器2进行过滤。
在本实施例中，第二过滤器3为过滤筛。
在使用时，将空心管柱1的一端与第一过滤器2连接后，另一端通过螺纹连接的方式与推拉开关连接，将第二过滤器3套设在第一过滤器2上。当液体通过第二过滤器3、第一过滤器2后进入空心管柱1，此时液体已经经过两次过滤，去除了大部分的杂质，保证了液体的洁净，避免了杂质对推拉开关的堵塞，进而保证了测试的顺利进行。
需要指出的是，在本实施例中，空心管柱1的另一端通过外螺纹1-1与推拉开关连接，但其不仅仅局限于这一种连接方式，其还可以是其他的连接方式，如还可以是插接等，也就是说，只要能够将空心管柱1与推拉开关进行可拆卸的固定连接即可。
优选的实施方式为，所述第一过滤器2上设置有分离圈2-2；
所述分离圈2-2靠近所述空心管柱1的一端与所述空心管柱1插接；
所述第二过滤器3套设在所述分离圈2-2远离所述空心管柱1的一端。
在本实施例中，在第一过滤器2上设置有分离圈2-2，在分离圈2-2的两端分别与空心管柱1和第二过滤器3连接。
在本实施例中，分离圈2-2的直径大于第一过滤器2的直径，使得分离圈2-2在第一过滤器2的外表面形成一个圆环状凸台。
在本实施例中，分离器的一端为第一连接段2-1，用于与空心管柱1连接，另一端为过滤段2-3，用于对液体进行过滤。
优选的实施方式为，所述第二过滤器3与所述第一过滤器2之间为间隙配合。
在本实施例中，第二过滤器3与第一过滤器2之间设置有间隙，即第二过滤器3与第一过滤器2之间为间隙配合。
这样的设置，能够使得第一过滤器2过滤下来的杂质，能够通过第一过滤器2和第二过滤器3之间的间隙排出，避免对第二过滤器3的滤孔造成堵塞。
需要指出的是，在本实施例中，第一过滤器2与第二过滤器3之间为间隙配合，但其不仅仅局限于间隙配合一种方式，其还可以是有其他的连接方式，如可以是通过第二过滤器3的一端与分离圈2-2进行固定连接或螺纹连接等，也就是说，只要能够将第二过滤器3与第一过滤器2固定连接在一起，且在第一过滤器2和第二过滤器3之间设置有能够允许杂质通过的间隙即可。
优选的实施方式为，所述第一过滤器2的滤孔大于所述第二过滤器3的滤孔；
所述第二过滤器3的滤孔密度大于所述第一过滤器2的滤孔密度。
在本实施例中，第一过滤器2上的滤孔为第一滤孔2-4，第二过滤器3上的滤孔为第二滤孔3-1。
在本实施例中，第一滤孔2-4的直径大于第二滤孔3-1的直径，第一过滤器2的第一滤孔2-4的密度小于第二过滤器3上第二滤孔3-1的密度。这样的设置，能够通过第二过滤器3将大部分的杂质进行过滤之后，通过第一过滤器2进行二次过滤，也同时能够避免杂质将第一过滤器2堵塞后，能够通过第一过滤器2和第二过滤器3之间的间隙进入第一过滤器2内，利用第一过滤器2的第一滤孔2-4进行过滤，以保证不会有杂质进入到推拉开关内。
优选的实施方式为，分段组合式水压致裂应力测量过滤器还包括第三过滤器4；
所述第三过滤器4为空心柱体；
所述第三过滤器4的一端与所述第一过滤器2远离所述空心管柱1的一端连接。
在本实施例中，还设置有第三过滤器4，通过第三过滤器4进行更多层次的过滤，以保证推拉开关内没有杂质。
在本实施例中，第三过滤器4也设置为空心柱体的结构，第三过滤器4与第一过滤器2远离空心管柱1的一端可拆卸连接。
在本实施例中，第三过滤器4与第一过滤器2的可拆卸连接方式为插接，即在第三过滤器4上设置有第二连接段4-1，第二连接段4-1的外径小于第一过滤器2的内径，能够将第二连接段4-1插入到第二过滤器3内。第二连接段4-1与第一过滤器2之间为过盈配合或过渡配合，以保证其能够进行固定连接，而不会在进行过滤时分离。
需要指出的是，在本实施例中，第三过滤器4与第一过滤器2之间的连接方式为插接，但其不仅仅局限于插接，其还可以是其他的可拆卸连接方式，如还可以是螺纹连接等，也就是说，其主要能够通过可拆卸的方式将第一过滤器2和第三过滤器4固定连接在一起即可。
在本实施例中，第一过滤器2与第三过滤器4之间的为密封，能够避免过滤后的液体从第一过滤器2和第三过滤器4之间流出，避免了反复过滤，提高了过滤的效率。
优选的实施方式为，所述第三过滤器4的外壁上设置有至少一个空心细管4-2；
所述空心细管4-2与所述第三过滤器4上的滤孔一一对应连接。
在本实施例中，在第三过滤器4的外壁上设置有多个空心细管4-2，且每个空心细管4-2与第三过滤器4上的滤孔进行一一对应设置，即每一个滤孔上均设置有一个空心细管4-2，使得空心细管4-2与第三过滤器4通过滤孔进行连通。
这样的设置方式，能够有效的防止被旋涡水流扬起的杂质进入到第三过滤器4内，避免了推拉开关造成累积性堵塞或伤害，保证了推拉开关的正常作业。
优选的实施方式为，所述空心细管4-2为多排设置；
同一排所述空心细管4-2中，相邻的空心细管4-2的轴线夹角为90°。
在本实施例中，空心细管4-2设置为四排，且以第三过滤器4的轴线为中心线均匀排布。
在本实施例中，每一个空心细管4-2的轴线与第三过滤器4的轴线均为45°，通过夹角的设计，能够有效的防止细微杂质被水流搅起，避免了细微杂质进入到第三过滤器4内，保证了推拉开关的正常作业。
在本实施例中，同一排中，相邻的两个空心细管4-2之间的夹角为90°，即相邻的空心细管4-2之间，更进一步的防止细微杂质被水流搅起，避免了细微杂质进入到第三过滤器4内，保证了推拉开关的正常作业。
优选的实施方式为，相邻的所述空心细管4-2不在同一平面上。
在本实施例中，同一排中的相邻的空心细管4-2不在同一平面上，这样能够在有效的防止细微杂质被水流搅起，避免细微杂质进入到第三过滤器4内，保证推拉开关的正常作业的同时，还能够不影响液体正常的进入第三过滤器4内，保证了第三过滤器4的正常作业。
优选的实施方式为，所述第三过滤器4远离所述第一过滤器2的一端设置有堵头5。
在本实施例中，第三过滤器4远离第一过滤器2的一端设置有堵头5，通过堵头5的设置，能够避免过滤后的液体从第三过滤器4远离第一过滤器2的一端流出，进而造成过滤后的液体进行再次过滤，使得过滤过程反复，进而提供了过滤的效率。
在本实施例中，堵头5为螺栓，即在第三过滤器4远离第一过滤器2的一端设置有内螺纹，通过螺栓与内螺纹配合，能够使得第三过滤器4远离第一过滤器2的一端进行密封，避免了液体的泄漏。
优选的实施方式为，所述空心管柱1为强磁化处理。
从上述可以看出，组装后的分段组合式水压致裂应力测量过滤器放置于钻杆内壁空间，过滤器下端通过空心管柱1的外螺纹1-1与井下推拉开关相联接，其中，空心管柱1、第一过滤器2、第二过滤器3、第三过滤器4和堵头5均可自由拆卸、清洗。
大部分大颗粒泥沙直接沉降于空心管柱1与钻杆底部的空间，少部分细微颗粒被第一过滤器2和第三过滤器4阻挡，逐渐下沉。
对于含有油脂的水源，油脂吸附泥沙等杂质之后，可以附着在第二过滤器3和第三过滤器4的柱状表面，但第三过滤器4表面的空心细管4-2仍可以提供洁净水路的通道。
对于海水、含酸性化学物质等一类的腐蚀性水源，钻杆内壁可能受腐蚀后，掉落大小不等的铁锈。强磁化处理的空心管柱1可以吸附大部分铁锈，小部分细微铁锈仍可能对推拉开关内氟化耐高压密封圈产生伤害，弱磁化处理的第三过滤器4的柱状外表面可以吸附这部分细微铁锈。
压裂期间，高压回水可激扬起已经沉淀在空心管柱1外侧的细微泥沙等杂质，为了防止细微杂质被水流搅起，进入推拉开关造成累积性堵塞或伤害，第三过滤器4表面的四排反向角度安装的空心细管4-2可以相互抵消局部水流旋涡效应，有效避免扬尘。
分段组合式水压致裂应力测量过滤器的各组件进行模块化设计，组装简单，可根据具体的特殊情况而进行组合使用，也可局部加倍、加长。比如对于钻杆落锈严重的情况，可将空心管柱1加长，并与第三过滤器4一起组装使用；对于杂质较多的大深度钻孔，可将空心管柱1加长；对于含油脂较多的水源，可将第三过滤器4加倍加长等等。
本发明提供的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，通过简单组装后，能够进行分级过滤，避免了铁锈进入推拉开关，保证了测试的顺利进行；避免了化学油脂对滤孔的堵塞，保证了液体能够正常进入推拉开关，保证测试的顺利进行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，包括空心管柱、第一过滤器和第二过滤器；
所述第一过滤器和所述第二过滤器均为空心柱体；
所述第二过滤器套设在所述第一过滤器的外侧；
所述第一过滤器的一端与所述空心管柱的一端连接。
2.根据权利要求1所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述第一过滤器上设置有分离圈；
所述分离圈靠近所述空心管柱的一端与所述空心管柱插接；
所述第二过滤器套设在所述分离圈远离所述空心管柱的一端。
3.根据权利要求1所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述第二过滤器与所述第一过滤器之间为间隙配合。
4.根据权利要求1所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述第一过滤器的滤孔大于所述第二过滤器的滤孔；
所述第二过滤器的滤孔密度大于所述第一过滤器的滤孔密度。
5.根据权利要求1所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，还包括第三过滤器；
所述第三过滤器为空心柱体；
所述第三过滤器的一端与所述第一过滤器远离所述空心管柱的一端连接。
6.根据权利要求5所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述第三过滤器的外壁上设置有至少一个空心细管；
所述空心细管与所述第三过滤器上的滤孔一一对应连接。
7.根据权利要求6所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述空心细管为多排设置；
同一排所述空心细管中，相邻的空心细管的轴线夹角为90°。
8.根据权利要求7所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，相邻的所述空心细管不在同一平面上。
9.根据权利要求5所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述第三过滤器远离所述第一过滤器的一端设置有堵头。
10.根据权利要求1所述的分段组合式水压致裂应力测量过滤器，其特征在于，所述空心管柱为强磁化处理。
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