CN109991142A - 地层钻孔密闭性原位检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于地质工程与钻探工程领域，为地层钻孔密闭性原位检测方法，(1)设计制造兼顾压水、压气的孔内检测系统；(2)孔口封闭与检验；(3)钻孔压气试验；(4)钻孔保气压试验；(5)钻孔压水试验；(6)数据计算与处理：在钻孔压气试验中，获得该钻孔及周围地层的平均气体流导、气体渗透率参数；在钻孔的压水试验中，获得该钻孔及周围地层的平均漏水流量、透水率参数。本发明在同一孔口封闭条件及同一套孔内机具的情况下，分别进行压气、压水实验从而检测出该钻孔的透气性数据与透水性数据，经分析对比进而获得该钻孔密闭性能的评价。

Description

地层钻孔密闭性原位检测方法
技术领域
本发明属于地质工程与钻探工程领域。
背景技术
在地质勘查、注浆堵水、地质钻探等工程中，通常通过钻孔压水实验来评价地层的渗透性或透水性能，但该方法对地层的气密性能不能评价。
经查询相关文献表明，国内未见有与本专利申请内容相同的专利及相关文献报道。
发明内容
发明目的：本发明的目的是对地层中的钻孔提供一种密闭性能的原位检测方法。该方法是在同一孔口封闭条件及同一套孔内机具的情况下，分别进行压气、压水实验从而检测出该钻孔的透气性数据与透水性数据，经分析对比进而获得该钻孔密闭性能的评价。
技术方案：(1)设计制造兼顾压水、压气的孔内检测系统，该系统包括孔口管装置，气体流量、压力检测与水流量、压力检测装置，阀门及安全阀装置，充气充水装置，计算机自动采数装置，辅助装置；(2)孔口封闭与检验：先清理钻孔，对孔口需封孔部位采用气吹或水洗方法予以清洁处理，然后，使用机械膨胀式封孔器封孔或采用聚氨脂、水泥混合物进行封孔；封孔完成后对钻孔内充气至0.5MPa，使用皂泡法检测封孔部位是否气密，若封孔部位有可见气泡，需重新进行封孔作业直至气密；封孔合格且凝结强度达到要求后，对钻孔进行压气与压水试验；(3)钻孔压气试验：通过充气装置向钻孔内压气，充气压力为0.7-0.8MPa，通过计算机自动采集并记录孔内气压、气流量、温度、时间参数；若出现正常漏气钻孔，经一定充气时间后，即可获得稳定的孔内气压、漏气流量、温度参数；若钻孔漏气流量低于测气流量仪的最低量程或呈现微漏气钻孔，则采用钻孔保气压试验；(4)钻孔保气压试验：当钻孔内充压经过一段时间后，孔内气压基本与充压装置气压相近且无有效气体流量读数时，即漏气流量低于测气流量仪的最低量程，则进行钻孔保气压试验，此时，关闭充气阀门，通过计算机将自动采集并记录钻孔内气压、温度、时间参数，使之形成保压曲线；(5)钻孔压水试验：上述钻孔压气试验及保气压试验结束后，获得有效数据或曲线，在放出钻孔内带压气体后，通过充水装置向钻孔内压水，压水压力为0.7MPa-1.0MPa，此时，通过计算机自动采集并记录孔内水压、漏水流量、温度、时间参数；(6)数据计算与处理：在钻孔压气试验中，通过对稳定的气压、漏气流量、温度参数的计算处理以及在钻孔保气压试验中通过对保压曲线的分析处理，获得该钻孔及周围地层的平均气体流导、气体渗透率参数；在钻孔的压水试验中，通过对稳定的水压、漏水流量、温度参数的计算处理，获得该钻孔及周围地层的平均漏水流量、透水率参数。
有益效果：本发明采用特殊设计的兼顾压水、压气的孔内检测系统，可对钻孔在同一孔口封闭条件及同一套孔内机具的情况下，分别实行充气状态试验、保气压试验及压水试验。可获取钻孔原位中的漏气流量与压力变化曲线，钻孔保气压曲线及钻孔中漏水流量与压力变化曲线。通过对这些数据曲线的计算处理，可获得该钻孔的气体流导、气体渗透率及透水率等参数，从而真实准确地评价该钻孔的密闭性情况。本发明适用于Φ30-Φ150口径的测试钻孔，孔深可根据需要确定。充气压力0.7-0.8MPa，压水压力0.7MPa-1.0MPa，按需要选用充气流量与压水流量相适应的空压机与压水泵。
本发明产生的其它有益效果是：(1)可获得钻孔的气密性能评价；(2)钻孔的气体渗透率及透水率数据是在基本相同的条件下获得，数据可比对性好；(3) 地层致密较好的情况下，其透水率为零(或透水率小于水流量检测仪的下限时)，钻孔的密闭性情况将不能通过压水试验来检测及评价。在此情况下，使用充气检测并使用钻孔保气压曲线仍然可获得此致密性地层的可靠的检测数据及分级评价。
附图说明
图1为本发明的主要工艺实施流程图。
具体实施方式
(1)设计制造兼顾压水、压气的孔内检测系统。该系统包括孔口管装置，气体流量、压力检测与水流量、压力检测装置，阀门及安全阀装置，充气充水装置，计算机自动采数装置，辅助装置等。(2)孔口封闭与检验。先清理钻孔，对孔口需封孔部位采用气吹或水洗方法予以清洁处理。然后使用机械膨胀式封孔器封孔(可重复使用)或采用聚氨脂、水泥混合物等封孔(只能一次性使用)。封孔完成后对钻孔内充气(0.5MPa)，使用皂泡法检测封孔部位是否气密，若封孔部位有可见气泡，需重新进行封孔作业。封孔合格且凝结强度达到要求后，才可对钻孔进行压气与压水试验。(3)钻孔压气试验。通过充气装置向钻孔内压气，充气压力0.7-0.8MPa，计算机自动采集并记录孔内气压、气流量、温度、时间等参数。若为正常漏气钻孔，经一定充气时间后，即可获得稳定的孔内气压、漏气流量、温度等参数。若钻孔漏气流量低于测气流量仪的最低量程或为微漏气钻孔，则需采用钻孔保气压试验。(4)钻孔保气压试验。当钻孔内充压经过一段时间后，孔内气压基本与充压装置气压相近且无有效气体流量读数时(漏气流量低于测气流量仪的最低量程)，即可进行钻孔保气压试验。此时，关闭充气阀门，计算机将自动采集并记录钻孔内气压、温度、时间等参数，并形成保压曲线。(5)钻孔压水试验。上述钻孔压气试验及保气压试验结束(获得有效数据或曲线)，在放出钻孔内带压气体的后，再通过充水装置向钻孔内压水，压水压力一般为0.7MPa-1.0MPa，此时，计算机自动采集并记录孔内水压、漏水流量、温度、时间等参数。(6)数据计算与处理。在钻孔压气试验中，通过对较为稳定的气压、漏气流量、温度等参数的计算处理，以及在钻孔保气压试验中通过对保压曲线的分析处理，可获得该钻孔(及周围地层)的平均气体流导、气体渗透率参数。在钻孔的压水试验中，通过对较为稳定的水压、漏水流量、温度等参数的计算处理，可获得该钻孔(及周围地层)的平均漏水流量、透水率等参数。

Claims (1)

1.一种密闭性能的原位检测方法，其特征在于：(1)设计制造兼顾压水、压气的孔内检测系统，该系统包括孔口管装置，气体流量、压力检测与水流量、压力检测装置，阀门及安全阀装置，充气充水装置，计算机自动采数装置，辅助装置；(2)孔口封闭与检验：先清理钻孔，对孔口需封孔部位采用气吹或水洗方法予以清洁处理，然后，使用机械膨胀式封孔器封孔或采用聚氨脂、水泥混合物进行封孔；封孔完成后对钻孔内充气至0.5MPa，使用皂泡法检测封孔部位是否气密，若封孔部位有可见气泡，需重新进行封孔作业直至气密；封孔合格且凝结强度达到要求后，对钻孔进行压气与压水试验；(3)钻孔压气试验：通过充气装置向钻孔内压气，充气压力为0.7-0.8MPa，通过计算机自动采集并记录孔内气压、气流量、温度、时间参数；若出现正常漏气钻孔，经一定充气时间后，即可获得稳定的孔内气压、漏气流量、温度参数；若钻孔漏气流量低于测气流量仪的最低量程或呈现微漏气钻孔，则采用钻孔保气压试验；(4)钻孔保气压试验：当钻孔内充压经过一段时间后，孔内气压基本与充压装置气压相近且无有效气体流量读数时，即漏气流量低于测气流量仪的最低量程，则进行钻孔保气压试验，此时，关闭充气阀门，通过计算机将自动采集并记录钻孔内气压、温度、时间参数，使之形成保压曲线；(5)钻孔压水试验：上述钻孔压气试验及保气压试验结束后，获得有效数据或曲线，在放出钻孔内带压气体后，通过充水装置向钻孔内压水，压水压力为0.7MPa-1.0MPa，此时，通过计算机自动采集并记录孔内水压、漏水流量、温度、时间参数；(6)数据计算与处理：在钻孔压气试验中，通过对稳定的气压、漏气流量、温度参数的计算处理以及在钻孔保气压试验中通过对保压曲线的分析处理，获得该钻孔及周围地层的平均气体流导、气体渗透率参数；在钻孔的压水试验中，通过对稳定的水压、漏水流量、温度参数的计算处理，获得该钻孔及周围地层的平均漏水流量、透水率参数。
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