CN113984627B - 一种岩层渗透性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质勘探技术领域，提出了一种岩层渗透性能测试装置，包括注水管、设置在注水管上的两个密封气囊和用于向密封气囊内充气的充气管，注水管的管壁上开设有多个出水孔，出水孔位于两个密封气囊之间，注水管的管壁上设有伸出孔，伸出孔位于两个密封气囊之间，充气管伸入注水管内并从伸出孔伸出，注水管从伸出孔伸出后分为两个支管，两个支管分别连通两个密封气囊。通过上述技术方案，解决了现有技术中的压水试验设备在伸入钻井时气囊的充气管容易与钻井壁上的岩石剐蹭或挂在岩石上，影响试验进行的问题。

Description

一种岩层渗透性能测试装置

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，具体的，涉及一种岩层渗透性能测试装置。

背景技术

“地质勘探”即是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，确定合适的持力层，根据持力层的地基承载力，确定基础类型，计算基础参数的调查研究活动。压水试验是利用水泵或者水柱自重，将清水压入钻孔试验段，根据一定时间内压入的水量和施加压力大小的关系，计算岩体相对透水性和了解裂隙发育程度的试验。在地质勘探中常用于测定岩层的渗透性能，在对岩层的渗透性能进行测试时需要将注水管伸入钻孔内，并使用气囊对注水区间进行封堵，由于钻孔的孔壁并不光滑，经常会有一些突出的岩石，现有的试验装置在使用时用于给气囊充气的充气管容易与突出的岩石发生剐蹭或者被挂在岩石上，影响试验的进行。

发明内容

本发明提出了一种岩层渗透性能测试装置，解决了现有技术中的压水试验设备在伸入钻井时气囊的充气管容易与钻井壁上的岩石剐蹭或挂在岩石上，影响试验进行的问题。

本发明的技术方案如下：

一种岩层渗透性能测试装置，包括注水管、设置在所述注水管上的两个密封气囊和用于向所述密封气囊内充气的充气管，所述注水管的管壁上开设有多个出水孔，所述出水孔位于两个所述密封气囊之间，所述注水管的管壁上设有伸出孔，所述伸出孔位于两个所述密封气囊之间，所述充气管伸入所述注水管内并从所述伸出孔伸出，所述注水管从所述伸出孔伸出后分为两个支管，两个支管分别连通两个所述密封气囊。

进一步，还包括压水泵和与压水泵连接的进水管，所述进水管与所述注水管连通，所述进水管上设有流量计和压力表。

进一步，还包括连通管，所述连通管的第一端连接所述进水管，第二端连接所述注水管，所述连通管上设有伸入孔，所述充气管从所述伸入孔伸入。

进一步，所述注水管的外壁设有螺旋的强化条，所述强化条上设有缠绕槽，两个所述支管均设置在所述缠绕槽内，所述出水孔开设在所述缠绕槽的间隙内，呈螺旋布置。

进一步，还包括固定设置在所述注水管上的两个第一固定件一侧，所述密封气囊设置在一个所述第一固定件，且设置在所述第一固定件远离另一所述第一固定件的一侧。

进一步，还包括气囊防护装置，所述气囊防护装置位于所述密封气囊的一侧，包括第二固定件、滑动环、第一弹簧和多个护板，所述第二固定件固定设置在所述注水管上，所述滑动环滑动设置在所述注水管上，所述第一弹簧位于所述第二固定件与所述滑动环之间，所述护板转动设置在所述滑动环上，多个所述护板绕周向设置在所述滑动环上，中间形成防护空间。

进一步，所述第二固定件上设有多个顶杆，所述护板上设有翻板，在所述滑动环靠近所述第二固定件时，所述顶杆顶在所述翻板上带动所述护板转动。

进一步，还包括辅助支撑结构，所述护板内部设有密封腔，所述密封腔内滑动设置有活塞，所述活塞将所述密封腔分为第一腔和第二腔，所述活塞上设有连杆，所述连杆从所述第二腔伸出并且伸出端设有顶板，所述密封气囊上设有辅助气管与所述第一腔连通。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明提供了一种岩层渗透性能测试装置，包括注水管，在注水管上设有两个密封气囊，注水管的管壁上设有多个出水孔，出水口位于两个密封气囊之间，注水管伸入钻孔内，两个密封气囊充气与钻孔的孔壁密封，在两个密封气囊之间形成一个注水区间，通过注水管进行注水，水从出水口中喷出，并且由于两个密封气囊形成的注水区间，注入的水只能从注水区间的侧壁流出，实现该段区间岩层渗透性能的测试。给密封气囊充气的充气管部分设置在注水管内，其从注水管在水来向的一端伸入注水管内，并从设置在注水管的管壁上且位于两个密封气囊之间的伸出孔中伸出，然后分为两个支管分别连接到两个气囊上，由于将充气管的主要部分设置在注水管内，这样在向钻孔内伸入注水管时就不会存在充气管与钻孔壁上的岩石剐蹭或被挂住的问题，保证实验的顺利进行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为气囊防护装置结构示意图；

图3为气囊伸缩装置剖视图；

图4为护板打开结构示意图；

图中：01、注水管，011、出水孔，012、强化条，013、缠绕槽，02、密封气囊，03、充气管，031、支管，04、进水管，05、压水泵，06、流量计，07、压力表，08、连通管，09、第一固定件，10、气囊防护装置，101、第二固定件，102、滑动环，103、第一弹簧，104、护板，1041、密封腔，105、顶杆，106、翻板，111、活塞，112、连杆，113、顶板，114、辅助气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

参照图1~图4，本实施例提供了一种岩层渗透性能测试装置，包括注水管01，在注水管01上设有两个密封气囊02，注水管01的管壁上设有多个出水孔011，出水口位于两个密封气囊02之间，注水管01伸入钻孔内，两个密封气囊02充气与钻孔的孔壁密封，在两个密封气囊02之间形成一个注水区间，通过注水管01进行注水，水从出水口中喷出，并且由于两个密封气囊02形成的注水区间，注入的水只能从注水区间的侧壁流出，实现该段区间岩层渗透性能的测试。

需要强调的是，给密封气囊02充气的充气管03部分设置在注水管01内，其从注水管01在水来向的一端伸入注水管01内，并从设置在注水管01的管壁上且位于两个密封气囊02之间的伸出孔中伸出，然后分为两个支管031分别连接到两个气囊上，由于将充气管03的主要部分设置在注水管01内，这样在向钻孔内伸入注水管01时就不会存在充气管03与钻孔壁上的岩石剐蹭或被挂住的问题，保证实验的顺利进行。

为了向注水管01内通水，设置了压水泵05和进水管04，压水泵05的进水端与水源连通，出水端与进水管04连通，而进水管04的另一端则与注水管01相连，在注水试验时进水管04不会伸入到钻孔内。在进水管04上设置有流量计06和压力表07，用来获取水流的流量和水压，保证试验的平稳进行。

进水管04与注水管01均为多根管依次连接形成，可以根据具体的需要选择不同数量的管连接，将整个管长调整到合适的长度，进水管04与注水管01之间通过连通管08连接，进水管04相邻的两根管、注水管01相邻的两根管、连通管08与进水管04和注水管01的连接均采用易拆卸的方式，如螺纹连接的方式，并在抵接处设置密封垫进行密封，可以保证整体的强度和密封性能，同时拆卸也很方便。在连通管08上设有伸入孔，充气管03从伸入孔伸入，然后再从注水管01上的伸出孔伸出，需要注意的是连通管08从伸入孔伸入，需要保证连通管08的密封性，不会存在漏水问题。

在注水管01的外壁上设有螺旋的强化条012，可以起到提升该段注水管01强度的作用，而强化条012上设有缠绕槽013，支管031设置在缠绕槽013内，缠绕槽013作为支管031缠绕在注水管01上的限位，采用缠绕的方式设置支管031可以充分避免支管031因为比较松散与钻孔内的岩石剐蹭或挂在岩石上。出水孔011则开设在缠绕的缝隙间，整体呈现螺旋布置，可以保证出水。

在注水管01上固定设置有两个第一固定件09，可以采用抱箍的形式，这样既可以保证固定的稳定性，也能够松开抱箍进行调整，当然也可以采用焊接等其他固定形式。两个第一固定件09分别用来安装两个密封气囊02，密封气囊02安装在一个第一固定件09远离另一个第一固定件09的一侧，充气管03则穿过第一固定件09与密封气囊02连接，这样在进行充气时，密封气囊02会向远离另一第一固定件09的方向发展，可以保证两个密封气囊02之间形成的注水区间的长度是固定的，保证压水试验的区间为设定区间。

在作业中密封整个装置在使用过后，密封气囊02虽然会收起，但一般不会完全复原，在下次作业时可能会导致密封气囊02挂在钻井壁上的岩石上，导致密封密封气囊02破损，因此设计了气囊防护装置10，气囊防护装置10包括在注水管01上滑动的滑动环102和在滑动环102上转动设置的多个护板104，多个护板104在收起状态时中间形成防护空间，密封气囊02则位于该空间内，借此实现对密封气囊02的保护，需要说明的是护板104在密封气囊02收缩状态下处于收起状态，可以采用扭簧提供使护板104收起的力，而在密封气囊02膨胀过程中，一方面密封气囊02在管长方向的膨胀会推动滑动环102，另一方面密封气囊02在管径方向的膨胀则会推动护板104打开。并且，为了方便气囊防护装置10的复位，在注水管01上固定设有第二固定件101，在第二固定件101与滑动环102之间设置有第一弹簧103，在气囊收起时利用第一弹簧103的弹力使滑动环102滑回原位。

为了更加方便护板104打开，在护板104上设置有翻板106，翻板106与护板104分别位于转轴的两侧，在第二固定件101上设有顶杆105，这样在滑动环102滑动时会使顶杆105顶在翻板106上，顶杆105顶在翻板106上会带动护板104转动，在气囊膨胀时可以更加方便的实现护板104的打开。

为了使整个装置在作业时稳定性能更好，利用护板104设计了辅助固定结构，在护板104内设有密封腔1041，在密封腔1041内设置活塞111，活塞111将密封腔1041分为第一腔和第二腔，靠近护板104转轴的一侧为第一腔，远离一侧为第二腔，在活塞111上设置连杆112，连杆112从第二腔伸出并在伸出端设置顶板113，密封气囊02上设计辅助气管114来连接第一腔，在第二腔内设置弹簧或预先充一定气体，使其内部略低于大气压力。这样使用密封气囊02在形成注水区间时，向密封气囊02内充气，使密封气囊02膨胀，密封气囊02膨胀时会带动护板104打开，由于护板104第二腔内设有弹簧或压力略低于大气压力，而且密封支管031设计为比较小的管径，因此会在密封气囊02膨胀到使护板104完全打开后才会推动活塞111运动，活塞111通过连杆112带动顶板113运动，使顶板113顶在充气钻井壁上，提供辅助支撑。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种岩层渗透性能测试装置，包括注水管（01）、设置在所述注水管（01）上的两个密封气囊（02）和用于向所述密封气囊（02）内充气的充气管（03），所述注水管（01）的管壁上开设有多个出水孔（011），所述出水孔（011）位于两个所述密封气囊（02）之间，其特征在于，所述注水管（01）的管壁上设有伸出孔，所述伸出孔位于两个所述密封气囊（02）之间，所述充气管（03）伸入所述注水管（01）内并从所述伸出孔伸出，所述充气管（03）从所述伸出孔伸出后分为两个支管（031），两个支管（031）分别连通两个所述密封气囊（02）；

还包括固定设置在所述注水管（01）上的两个第一固定件（09），所述密封气囊（02）设置在所述第一固定件（09）一侧，且设置在一个所述第一固定件（09）远离另一所述第一固定件（09）的一侧；

还包括气囊防护装置（10），所述气囊防护装置（10）位于所述密封气囊（02）的一侧，包括第二固定件（101）、滑动环（102）、第一弹簧（103）和多个护板（104），所述第二固定件（101）固定设置在所述注水管（01）上，所述滑动环（102）滑动设置在所述注水管（01）上，所述第一弹簧（103）位于所述第二固定件（101）与所述滑动环（102）之间，所述护板（104）转动设置在所述滑动环（102）上，多个所述护板（104）绕周向设置在所述滑动环（102）上，中间形成防护空间。

2.根据权利要求1所述的岩层渗透性能测试装置，其特征在于，还包括压水泵（05）和与压水泵（05）连接的进水管（04），所述进水管（04）与所述注水管（01）连通，所述进水管（04）上设有流量计（06）和压力表（07）。

3.根据权利要求2所述的岩层渗透性能测试装置，其特征在于，还包括连通管（08），所述连通管（08）的第一端连接所述进水管（04），第二端连接所述注水管（01），所述连通管（08）上设有伸入孔，所述充气管（03）从所述伸入孔伸入。

4.根据权利要求1所述的岩层渗透性能测试装置，其特征在于，所述注水管（01）的外壁设有螺旋的强化条（012），所述强化条（012）上设有缠绕槽（013），两个所述支管（031）均设置在所述缠绕槽（013）内，所述出水孔（011）开设在所述缠绕槽（013）的间隙内，呈螺旋布置。

5.根据权利要求1所述的岩层渗透性能测试装置，其特征在于，所述第二固定件（101）上设有多个顶杆（105），所述护板（104）上设有翻板（106），在所述滑动环（102）靠近所述第二固定件（101）时，所述顶杆（105）顶在所述翻板（106）上带动所述护板（104）转动。

6.根据权利要求5所述的岩层渗透性能测试装置，其特征在于，还包括辅助支撑结构，所述护板（104）内部设有密封腔（1041），所述密封腔（1041）内滑动设置有活塞（111），所述活塞（111）将所述密封腔（1041）分为第一腔和第二腔，所述活塞（111）上设有连杆（112），所述连杆（112）从所述第二腔伸出并且伸出端设有顶板（113），所述密封气囊（02）上设有辅助气管（114）与所述第一腔连通。