CN107510977A - 水压致裂应力测量法专用过滤器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地应力测量技术领域，尤其是涉及一种水压致裂应力测量法专用过滤器。水压致裂应力测量法专用过滤器包括过滤器本体；所述过滤器本体为空心柱体；所述过滤器本体的外壁上设置有至少一个空心细管。本发明提供的水压致裂应力测量法专用过滤器，通过在过滤器本体的外壁上设置互成一定夹角空心细管，减少了高压回水扬起泥沙的可能以及杂质进入过滤器本体内的几率，避免了杂质对推拉开关造成堵塞或伤害，保证了测试的顺利进行。
Description
技术领域
本发明涉及地应力测量技术领域，尤其是涉及一种水压致裂应力测量法专用过滤器。
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。过滤管为中空塑料或金属管，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、或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，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水压致裂应力测量法专用过滤器，以解决现有技术中存在的技术问题。
本发明提供的水压致裂应力测量法专用过滤器，包括过滤器本体；
所述过滤器本体为空心柱体；
所述过滤器本体的外壁上设置有至少一个空心细管。
进一步的，所述空心细管与所述过滤器本体上的滤孔一一对应连接。
进一步的，所述空心细管的轴线与所述过滤器本体的轴线之间的夹角为45°。
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，所述过滤器本体的一端设置有堵头。
进一步的，所述过滤器本体的一端设置有连接部，用于与其他部件进行连接。
进一步的，所述连接部为插接部；
所述插接部的直径小于所述过滤器本体的直径，能够插接在其他零部件上。
进一步的，所述空心细管的材质为具有超疏水和亲油特性的聚丙烯纤维。
进一步的，所述过滤器本体的一端为弱磁化处理的金属材质，另一端为聚丙烯纤维材质。
本发明提供的水压致裂应力测量法专用过滤器，通过在过滤器本体的外壁上设置互成一定夹角空心细管，减少了高压回水扬起泥沙的可能以及杂质进入过滤器本体内的几率，避免了杂质对推拉开关造成堵塞或伤害，保证了测试的顺利进行。
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水压致裂应力测量法专用过滤器的主视图；
图2为本发明实施例提供的带堵头的水压致裂应力测量法专用过滤器的主视图；
图3为图1所示的水压致裂应力测量法专用过滤器的左视图；
图4为实施例提供的水压致裂应力测量法专用过滤器的使用状态参考图。
附图标记：
1：连接部；2：过滤器本体；3：空心细管；4：堵头；5：通孔；6：过滤器；7：过滤筛；8：过滤管；9：空心管柱。
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1-4所示，本发明提供了一种水压致裂应力测量法专用过滤器，包括过滤器本体2；
所述过滤器本体2为空心柱体；
所述过滤器本体2的外壁上设置有至少一个空心细管3。
在本实施例中，过滤器本体2设置为空心柱体的结构，其能够与过滤管8可拆卸连接。
在本实施例中，过滤器本体2的外壁上设置有至少一个空心细管3。
这样的设置方式，能够有效的防止被旋涡水流氧气的杂质进入到过滤器6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。
在使用时，液体通过空心细管3进入到过滤器本体2内的通孔5中，通过通孔5进入到其他零部件如过滤管8内，进一步进入到推拉开关内，以保证测试的顺利进行。
优选的实施方式为，所述空心细管3与所述过滤器本体2上的滤孔一一对应连接。
在本实施例中，在过滤器本体2的外壁上设置有多个空心细管3，且每个空心细管3与过滤器本体2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3，使得空心细管3与过滤器本体2通过滤孔进行连通。
这样的设置，能够保证过滤器本体2上的所有滤孔均不会直接与液体连通，进而能够有效的保证了液体的过滤效果。
优选的实施方式为，所述空心细管3的轴线与所述过滤器本体2的轴线之间的夹角为45°。
在本实施例中，每一个空心细管3的轴线与过滤器本体2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过滤器本体2内，保证了推拉开关的正常作业。
需要指出的是，在本实施例中，空心细管3的轴线与过滤器本体2的轴线之间的夹角为45°，但其不仅仅局限于45°，其还可以是根据使用钻杆内径、测试钻孔深度的不同而设置为其他的夹角度数，如还可以设置为30°、40°、50°、60°等，也就是说，只要空心细管3的轴线与过滤器本体2的轴线之间不是垂直的，具有一定的夹角，能够有效的防止细微杂质被水流搅起，能够有效的避免细微杂质进入到过滤器本体2的通孔5内即可。在具体使用中，钻杆内径越小，其夹角越大，反之夹角越小；测试钻孔深度越大，则压裂测试过程中的反排水压越大，则其夹角越小。
优选的实施方式为，所述空心细管3为多排设置；
同一排所述空心细管3中，相邻的空心细管3的轴线夹角为90°。
在本实施例中，空心细管3设置为四排，且以过滤器本体2的轴线为中心线均匀排布。
在本实施例中，同一排中，相邻的两个空心细管3之间的夹角为90°，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过滤器6内，保证了推拉开关的正常作业。
相邻的两个空心细管3之间的夹角设置为90°，其能够增加向过滤器本体2内进入液体的范围，即能够使液体从过滤器本体2周围全方位进入到过滤器本体2的通孔5内，使得即使有部分空心细管3被堵塞，也会有大部分的空心细管3能够正常的流通，保证了过滤器6的正常作业，进一步保证了推拉开关的正常作业。
需要指出的是，在本实施例中，相邻的两个空心细管3之间的夹角为90°，但其不仅仅局限于90°，其还可以是其他的角度，如还可以是80°、100°等，也就是说，其只要能够增加过滤器本体2与液体的流通接触面积，能够保证过滤器6的正常作业即可。
优选的实施方式为，相邻的所述空心细管3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3不在同一平面上，这样能够避免由于空心细管3相对设置为造成的液体进入困难，也同时能够有效的防止细微杂质被水流搅起，避免细微杂质进入到过滤器本体2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过滤器本体2内，保证了过滤器6的正常作业。
需要指出的是，相邻的空心细管3的轴线不在同一平面上，且空心细管3的轴线与过滤器本体2的轴线也不在同一平面上。
优选的实施方式为，所述过滤器本体2的一端设置有堵头4。
在本实施例中，过滤器本体2的一端设置有堵头4，通过堵头4的设置，能够避免过滤后的液体从过滤器本体2的一端流出，而使得液体只能从过滤器本体2的另一端流入到推拉开关的方向，进而有效的避免了过滤后的液体进行再次过滤，进而提供了过滤的效率。
在本实施例中，堵头4为螺栓，即在过滤器本体2远离过滤管8的一端设置有内螺纹，通过螺栓与内螺纹配合，能够使得过滤器本体2远离过滤管8的一端进行密封，避免了液体的泄漏。
需要指出的是，在本实施例中，堵头4为螺栓，但其不仅仅局限于螺栓，其还可以是其他的结构，如设置为圆柱体，将其与过滤器本体2的通孔5进行过渡配合或过盈配合，进而将其进行密封，也就是说，只要能够通过堵头4将过滤器本体2的一端堵塞，保证其密封性能，能够使得液体不会从过滤器本体2的一端泄漏即可。
优选的实施方式为，所述过滤器本体2的一端设置有连接部1，用于与其他部件进行连接。
在本实施例中，过滤器本体2上设置有与其他零部件进行连接的连接部1，通过连接部1使得过滤器6能够与其他零部件共同的配合，进而保证了正常的测试作业。
在本实施例中，连接部1与其他的零部件的连接方式为可拆卸连接，其通过可拆卸连接使得过滤器6能够进行重复利用。
优选的实施方式为，所述连接部1为插接部；
所述插接部的直径小于所述过滤器本体2的直径，能够插接在其他零部件上。
在本实施例中，过滤器本体2与其他零部件的可拆卸连接方式为插接，即在过滤器本体2上设置有插接部，插接部的外径小于与过滤器本体2进行连接的过滤管8的内径，能够将插接部插入到过滤管8内。插接部与过滤管8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。
在本实施例中，插接部的直径小于过滤器本体2的直径，使得过滤器本体2能够作为定位功能对插入到过滤管8内的部分长度进行限定。
需要指出的是，在本实施例中，过滤器本体2与过滤管8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过滤管8和过滤器本体2固定连接在一起即可。
在本实施例中，过滤管8与过滤器本体2之间的为密封连接，能够避免过滤后的液体从过滤管8和过滤器本体2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，所述空心细管3的材质为具有超疏水和亲油特性的聚丙烯纤维。
通过聚丙烯纤维的亲油性，对液体中的油污进行吸附，以保证其附着在过滤器本体2柱面，不会堵住空心细管3的出入口以及进入到推拉开关处，保证了作业的顺利进行。
优选的实施方式为，所述过滤器本体2的一端为弱磁化处理的金属材质，另一端为聚丙烯纤维材质。
在本实施例中，过滤器本体2靠近连接部1的一端为弱磁化处理的金属材质，远离连接部1的一端为聚丙烯纤维材质，两端通过可拆卸连接设置为一个整体。
利用弱磁化处理的金属，能够对较为细小的铁锈进行吸附，保证了过滤器的过滤效果。
利用聚丙烯纤维，能够实现对有油污的吸附，保证了过滤器的过滤效果。
从上述可以看出，将空心管柱9、过滤管8、过滤筛7、过滤器6和堵头4进行组装，并将组装后的水压致裂应力测量过滤器6放置于钻杆内壁空间，过滤器6下端通过空心管柱9的外螺纹与井下推拉开关相联接，其中，空心管柱9、过滤管8、过滤筛7、过滤器6和堵头4均可自由拆卸、清洗和更换。
大部分大颗粒泥沙直接沉降于空心管柱9与钻杆底部的空间，少部分细微颗粒被过滤管8和过滤器6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，可以附着在过滤筛7和过滤器6的上半部柱状表面，但过滤器6表面的空心细管3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9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，弱磁化处理的过滤器6的下半部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9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，过滤器6表面的四排反向角度安装的空心细管3可以相互抵消局部水流旋涡效应，有效避免扬尘。
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9加长，并与过滤器6一起组装使用；对于杂质较多的大深度钻孔，可将空心管柱9加长；对于含油脂较多的水源，可将过滤器6加倍加长等等。
本发明提供的水压致裂应力测量法专用过滤器，通过在过滤器本体2的外壁上设置互成一定夹角空心细管3，减少了高压回水扬起泥沙的可能以及杂质进入过滤器本体2内的几率，避免了杂质对推拉开关造成堵塞或伤害，保证了测试的顺利进行。
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)
1.一种水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，包括过滤器本体；
所述过滤器本体为空心柱体；
所述过滤器本体的外壁上设置有至少一个空心细管。
2.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述空心细管与所述过滤器本体上的滤孔一一对应连接。
3.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述空心细管的轴线与所述过滤器本体的轴线之间的夹角为45°。
4.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，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°。
5.根据权利要求4所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，相邻的所述空心细管不在同一平面上。
6.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述过滤器本体的一端设置有堵头。
7.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述过滤器本体的一端设置有连接部，用于与其他部件进行连接。
8.根据权利要求7所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述连接部为插接部；
所述插接部的直径小于所述过滤器本体的直径，能够插接在其他零部件上。
9.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述空心细管的材质为具有超疏水和亲油特性的聚丙烯纤维。
10.根据权利要求1所述的水压致裂应力测量法专用过滤器，其特征在于，所述过滤器本体的一端为弱磁化处理的金属材质，另一端为聚丙烯纤维材质。
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