CN118008198A - 一种用于地质抽水试验的止水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于地质抽水试验的止水设备，涉及地质勘探技术领域，包括设置于井体内部的套管，所述套管的顶端固定连通有连通软管，且连通软管的顶端连通有外接注浆设备，还包括封堵组件，所述封堵组件设置在套管的内部，所述封堵组件包括注浆筒管；本发明当锥头插销向外进行延伸后，滑柱在支撑弹簧的作用下，能够使得滑柱伸出，此时，在水泥砂浆注入后，锥头插销可借由滑柱与水泥砂浆层形成良好的裹挟作用，有效提高了水泥沙浆的成型效果及其结构强度，减少后续止水层出现裂缝的情况；利用设置的多个环形凹口，能够提高锥头插销与井体内壁插接时的接触面积，并提高插接稳定性，从而有利于进一步提高止水层与井体内壁的牢固性。

Description

一种用于地质抽水试验的止水设备

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其是涉及一种用于地质抽水试验的止水设备。

背景技术

地质抽水试验是一种用于评估地下水位下降对地下结构和土体稳定性的影响的试验方法，它通常用于研究地下水系统的动态响应、地下水流动方向和深度等。在进行地质抽水试验时，需要采用一些止水设备来控制地下水位的下降。为了获得不同地质层中的水样，现有技术是在钻井中通过止水装置将不同含水层相互隔离，以便于对目标水层进行水样抽取，从而保证地质勘察结果的可靠性。

经检索，公开号为CN114278252B的中国专利，公开了一种用于地质抽水试验的止水设备及使用方法，属于地质勘探技术的领域，设备包括管和止水器，套管的管壁上开设有供水泥浆流过的过浆孔，止水器包括注浆管，注浆管位于套管内，注浆管的管壁上开设有喷浆孔，注浆管的外壁上且位于喷浆孔的孔口旁设有导流气囊，止水器包括充气管，充气管用于向导流气囊内充气，导流气囊远离注浆管的一端与套管内壁抵接，过浆孔与喷浆孔位于同一个由导流气囊形成的空间内。

该专利通过导流气囊建立起供水泥浆从止水器流向套管外的通道，水泥浆进入套管与井壁之间的间隙内后，对导流气囊进行放气，止水器与套管便不再相互接触，只需移动止水器便可将其从套管内取出，操作简便，提高了抽水试验的操作效率。

但是上述发明存在以下不足之处：上述专利的止水作业只是将水泥砂浆灌入套管与井体之间，虽然水泥砂浆层在凝固成型后，能够形成止水效果，但是由于其仅仅是单一的水泥砂浆层，因此，在经过较长时间使用后，成型的水泥砂浆容易出现裂缝，尤其是水泥砂浆层与外壁较为光滑的套管之间，由于缺乏内置骨筋结构的设置，该位置更容易出现裂缝，从而影响止水效果，故而存在局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于地质抽水试验的止水设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种用于地质抽水试验的止水设备，包括设置于井体内部的套管，套管的顶端固定连通有连通软管，且连通软管的顶端连通有外接注浆设备，还包括：

封堵组件，封堵组件设置在套管的内部，封堵组件包括注浆筒管，注浆筒管的外周壁上安装有导向单元，注浆筒管的底端固定连接有腔筒，且腔筒的一端开设有多个通气孔，腔筒的外周壁靠近通气孔的位置处固定有双层环板，且双层环板上共同固定安装有环形气囊二，腔筒的外周壁一端固定有环形台板，且环形台板内部开设有多个与腔筒内部相连通的条形通槽，环形台板的外周壁上固定连接有环形气囊一，且环形气囊一与多个条形通槽相连通，套管的一端开设有多个注浆孔，环形台板的底侧壁上固定有抵环块；

封托组件，封托组件包括多个开设于套管上的通孔，且每个通孔内均滑动连接有锥头插销，每个锥头插销靠近套管的一端均固定有抵靠圆块，每个锥头插销外周壁远离抵靠圆块的一端均固定有连杆一，套管外周壁靠近连杆一的一端开设有环形外凹槽，且多个连杆一和环形外凹槽之间固定有两个上下分布的波纹皮膜一。

优选的，每个锥头插销的一端均开设有多个斜槽口，且每个斜槽口的内部均滑动连接有滑柱，每个滑柱与斜槽口内底部之间均固定有支撑弹簧。

优选的，每个锥头插销外周壁远离抵靠圆块的一端开设有多个环形凹口，且每个环形凹口的横截面均呈梯形结构。

优选的，套管的圆周内壁上开设有多个与抵靠圆块相适配的圆形嵌槽，且抵靠圆块靠近锥头插销的一侧均开设有环形沉槽，环形沉槽与圆形嵌槽之间固定有连接弹簧。

优选的，每个抵靠圆块靠近锥头插销的一侧开设有与环形沉槽同轴设置的安装环槽一，且每个安装环槽一的内部均固定安装有环形磁块一。

优选的，套管内侧壁上开设有与通孔同轴设置的安装环槽二，且每个安装环槽二的内部均固定有环形磁块二，环形磁块一与环形磁块二可形成磁吸附配合。

优选的，环形台板的顶部外壁与注浆筒管共同固定连接有锥盘端，注浆筒管靠近腔筒的一端固定有隔板，且注浆筒管靠近隔板的一端固定连通有多个等距离分布的出浆支管，每个出浆支管的外周壁一端均固定有箍架，且多个箍架底端与锥盘端固定连接。

优选的，导向单元包括多个固定安装于注浆筒管外周壁上的内腔棱块，且每个内腔棱块的内部均滑动连接有延伸滑杆，内腔棱块与延伸滑杆之间固定安装有张紧弹簧，每个延伸滑杆的端部均滚动连接有球头端。

优选的，每个延伸滑杆的外周壁底侧均固定有连杆二，且多个连杆二共同固定连接有波纹皮膜二。

优选的，注浆筒管的内部固定连接有连通管，且连通管的一端与腔筒的内部相连通，连通管的另一端固定连通有通气软管。

本发明通过改进在此提供用于地质抽水试验的止水设备，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明设置的锥头插销能够利用抵靠圆块与环形台板上的抵环块相抵，从而对向下移动的注浆筒管进行拦截，并使得注浆筒管能顺利定位至注浆区域；同时，当环形气囊二进行膨胀时，能够对抵靠圆块产生推力，并使得锥头插销向外进行延伸，并且移动的锥头插销能够借由连杆一带动两层波纹皮膜一向外进行扩张，并利用波纹皮膜一对套筒与井体之间的空间进行封闭，并使得注入的水泥砂浆能够顺利成型、干燥；

其二：本发明当锥头插销向外进行延伸后，滑柱在支撑弹簧的作用下，能够使得滑柱伸出，此时，在水泥砂浆注入后，锥头插销可借由滑柱与水泥砂浆层形成良好的裹挟作用，有效提高了水泥沙浆的成型效果及其结构强度，减少后续止水层出现裂缝的情况；利用设置的多个环形凹口，能够提高锥头插销与井体内壁插接时的接触面积，并提高插接稳定性，从而有利于进一步提高止水层与井体内壁的牢固性。

综上，本申请能够有效解决水泥砂浆层与外壁较为光滑的套管之间区域，由于缺乏内置骨筋结构的设置，容易出现裂缝的问题，从而确保了作业后的止水效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术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为本发明的整体第一视角立体结构示意图；

图2为本发明的井体剖切结构结构示意图；

图3为本发明的图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明的套管剖切结构示意图；

图5为本发明的整体剖切结构示意图；

图6为本发明的图5中B处放大结构示意图；

图7为本发明的图6中C处放大结构示意图；

图8为本发明的封堵组件剖切结构示意图；

图9为本发明的封堵组件立体结构示意图。

附图标记：

1、井体；2、套管；201、注浆孔；202、通孔；3、连通软管；4、通气软管；5、锥头插销；501、环形凹口；502、斜槽口；503、滑柱；504、支撑弹簧；505、连接弹簧；6、连杆一；61、波纹皮膜一；62、环形外凹槽；7、注浆筒管；71、内腔棱块；72、延伸滑杆；73、球头端；74、连杆二；75、波纹皮膜二；76、张紧弹簧；8、出浆支管；9、腔筒；91、通气孔；10、隔板；11、环形台板；111、条形通槽；112、环形气囊一；113、抵环块；12、双层环板；13、环形气囊二；14、抵靠圆块；141、环形沉槽；15、安装环槽一；151、环形磁块一；16、安装环槽二；161、环形磁块二；17、锥盘端；171、箍架；18、连通管。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，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。

本发明通过改进在此提供一种用于地质抽水试验的止水设备，本发明的技术方案是：

如图1至图9所示，本发明实施例提供了一种用于地质抽水试验的止水设备，包括设置于井体1内部的套管2，套管2的顶端固定连通有连通软管3，且连通软管3的顶端连通有外接注浆设备，通过连通软管3能够借由外接注浆设备并配合后续的注浆筒管7进行注浆、止水作业，还包括：

封堵组件，封堵组件设置在套管2的内部，封堵组件包括注浆筒管7，注浆筒管7的外周壁上安装有导向单元，注浆筒管7的底端固定连接有腔筒9，且腔筒9的一端开设有多个通气孔91，腔筒9的外周壁靠近通气孔91的位置处固定有双层环板12，且双层环板12上共同固定安装有环形气囊二13，腔筒9的外周壁一端固定有环形台板11，且环形台板11内部开设有多个与腔筒9内部相连通的条形通槽111，环形台板11的外周壁上固定连接有环形气囊一112，且环形气囊一112与多个条形通槽111相连通，套管2的一端开设有多个注浆孔201，环形台板11的底侧壁上固定有抵环块113；通过上述结构，在导向单元的导向作用下，注浆筒管7能够顺利深入套管2的内部，当注浆筒管7到达设定位置后，可进行充气，使得环形气囊一112和环形气囊二13进行膨胀，并使得注浆筒管7与套管2进行固定，此时，即可通过注浆筒管7进行注浆，并通过套管2上的注浆孔201使得水泥砂浆流入套管2外壁与井体1之间，待水泥砂浆干燥、定型后，即可完成止水作业。

封托组件，封托组件包括多个开设于套管2上的通孔202，且每个通孔202内均滑动连接有锥头插销5，每个锥头插销5靠近套管2的一端均固定有抵靠圆块14，每个锥头插销5外周壁远离抵靠圆块14的一端均固定有连杆一6，套管2外周壁靠近连杆一6的一端开设有环形外凹槽62，且多个连杆一6和环形外凹槽62之间固定有两个上下分布的波纹皮膜一61。

通过上述结构，设置的锥头插销5能够利用抵靠圆块14与环形台板11上的抵环块113相抵，从而对向下移动的注浆筒管7进行拦截，并使得注浆筒管7能顺利定位至注浆区域；同时，当环形气囊二13进行膨胀时，能够对抵靠圆块14产生推力，并使得锥头插销5向外进行延伸，并且移动的锥头插销5能够借由连杆一6带动两层波纹皮膜一61向外进行扩张，并利用波纹皮膜一61对套管2与井体1之间的空间进行封闭，并使得注入的水泥砂浆能够顺利成型、干燥。

进一步的，每个锥头插销5的一端均开设有多个斜槽口502，且每个斜槽口502的内部均滑动连接有滑柱503，每个滑柱503与斜槽口502内底部之间均固定有支撑弹簧504；借由上述结构，当锥头插销5向外进行延伸后，滑柱503在支撑弹簧504的作用下，能够使得滑柱503伸出，并构成水泥砂浆层中的骨筋结构，此时，在水泥砂浆注入后，锥头插销5可借由滑柱503与水泥砂浆层形成良好的裹挟作用，有效提高了水泥沙浆的成型效果及其结构强度，减少后续止水层出现裂缝的情况。

进一步的，每个锥头插销5外周壁远离抵靠圆块14的一端开设有多个环形凹口501，且每个环形凹口501的横截面均呈梯形结构；利用设置的多个环形凹口501，能够提高锥头插销5与井体1内壁插接时的接触面积，并提高插接稳定性，从而有利于进一步提高止水层与井体1内壁的牢固性。

作为本发明的进一步方案，套管2的圆周内壁上开设有多个与抵靠圆块14相适配的圆形嵌槽，且抵靠圆块14靠近锥头插销5的一侧均开设有环形沉槽141，环形沉槽141与圆形嵌槽之间固定有连接弹簧505；设置的连接弹簧505在抵靠圆块14未收到环形气囊二13的抵靠作用时，能够起到良好的张紧作用，并维持锥头插销5处于附图6所示的状态，即能够对注浆筒管7进行拦截。

作为本发明的进一步方案，每个抵靠圆块14靠近锥头插销5的一侧开设有与环形沉槽141同轴设置的安装环槽一15，且每个安装环槽一15的内部均固定安装有环形磁块一151。

进一步的，套管2内侧壁上开设有与通孔202同轴设置的安装环槽二16，且每个安装环槽二16的内部均固定有环形磁块二161，环形磁块一151与环形磁块二161可形成磁吸附配合。

通过上述结构，当抵靠圆块14被膨胀的环形气囊二13推动时，抵靠圆块14最终能够卡入设置的圆形嵌槽中，并利用设置的环形磁块一151和环形磁块二161相互吸附，从而借助抵靠圆块14的吸附实现对锥头插销5的加固；

同时，抵靠圆块14与圆形嵌槽相互嵌合时，能够实现自动收纳，以方便后续借助套管2进行取水抽样作业。

作为本发明的进一步方案，环形台板11的顶部外壁与注浆筒管7共同固定连接有锥盘端17，注浆筒管7靠近腔筒9的一端固定有隔板10，且注浆筒管7靠近隔板10的一端固定连通有多个等距离分布的出浆支管8，每个出浆支管8的外周壁一端均固定有箍架171，且多个箍架171底端与锥盘端17固定连接。

通过上述结构，设置的出浆支管8能够在止水作业时输出水泥沙浆，而设置的锥盘端17能够对水泥沙浆起到导向作用，同时，环形气囊一112膨胀后，能够对注浆孔201底侧区域进行封堵，确保水泥砂浆能够通过设置的注浆孔201进行注入。

进一步的，导向单元包括多个固定安装于注浆筒管7外周壁上的内腔棱块71，且每个内腔棱块71的内部均滑动连接有延伸滑杆72，内腔棱块71与延伸滑杆72之间固定安装有张紧弹簧76，每个延伸滑杆72的端部均滚动连接有球头端73。

设置的张紧弹簧76使得该导向单元能够适用于规格口径的套管2，当注浆筒管7向下移动时，球头端73能够与井体1的内壁进行滚动配合，以保证注浆筒管7始终处于居中状态，从而对该止水设备起到良好的防护作用，避免设备在被投放时与套管2的内壁发生碰撞。

进一步的，每个延伸滑杆72的外周壁底侧均固定有连杆二74，且多个连杆二74共同固定连接有波纹皮膜二75；设置的延伸滑杆72在与井体1内壁相抵进行适应性伸缩，能够借助连杆二74带动波纹皮膜二75进行同步的伸缩处理，设置的波纹皮膜二75，能够对出浆支管8的上端进行一定的封堵，以避免出浆支管8的输出水泥砂浆时飞溅至套管2内壁；同时，在注浆完成后，可对环形气囊一112和环形气囊二13进行放气、收缩，并使该设备上下往复一段距离，设置的连杆二74和波纹皮膜二75能够对套管2注浆区域内壁进行刮动，避免井体1内壁出现较大的砂浆结块，以防止对后续的取样作业产生影响。

需要说明的是，连杆二74的端部短于球头端73的所在位置，以保证波纹皮膜二75始终不会与井体1的内壁相抵触。

进一步的，注浆筒管7的内部固定连接有连通管18，且连通管18的一端与腔筒9的内部相连通，连通管18的另一端固定连通有通气软管4；通过设置的通气软管4，便于对腔筒9进行充放气作业。

具体的工作方法是：使用时，利用设置的张紧弹簧76，保证套管2上的锥头插销5处于附图6的状态；在导向单元的导向作用下，注浆筒管7顺利深入套管2的内部，当注浆筒管7向下移动时，球头端73与井体1的内壁进行滚动配合，以保证注浆筒管7始终处于居中状态，对该止水设备起到良好的防护作用，避免设备在被投放时与套管2的内壁发生碰撞；设置的锥头插销5利用抵靠圆块14与环形台板11上的抵环块113相抵，对向下移动的注浆筒管7进行拦截，并使得注浆筒管7能顺利定位至注浆区域；紧接着，通过连通软管3借由外接注浆设备并配合后续的注浆筒管7进行注浆、止水作业。

设置的延伸滑杆72在与井体1内壁相抵进行适应性伸缩，借助连杆二74带动波纹皮膜二75进行同步的伸缩处理，设置的波纹皮膜二75，对出浆支管8的上端进行一定的封堵，以避免出浆支管8的输出水泥砂浆时飞溅至套管2内壁；

当注浆筒管7到达设定位置后，通过通气软管4进行充气，使得环形气囊一112和环形气囊二13进行膨胀，并使得注浆筒管7与套管2进行固定；当环形气囊二13进行膨胀时，对抵靠圆块14产生推力，并使得锥头插销5向外进行延伸，并且移动的锥头插销5借由连杆一6带动两层波纹皮膜一61向外进行扩张，并利用波纹皮膜一61对套管2与井体1之间的空间进行封闭，并使得注入的水泥砂浆顺利成型、干燥；当锥头插销5向外进行延伸后，滑柱503在支撑弹簧504的作用下，使得滑柱503伸出，此时，在水泥砂浆注入后，锥头插销5可借由滑柱503与水泥砂浆层形成良好的裹挟作用，有效提高水泥沙浆的成型效果及其结构强度，减少后续止水层出现裂缝的情况；当抵靠圆块14被膨胀的环形气囊二13推动时，抵靠圆块14最终卡入设置的圆形嵌槽中，并利用设置的环形磁块一151和环形磁块二161相互吸附，从而借助抵靠圆块14的吸附实现对锥头插销5的加固；

同时，抵靠圆块14与圆形嵌槽相互嵌合时，实现自动收纳，以方便后续借助套管2进行取水抽样作业；设置的出浆支管8在止水作业时输出水泥沙浆，而设置的锥盘端17对水泥沙浆起到导向作用，同时，环形气囊一112膨胀后，对注浆孔201底侧区域进行封堵，确保水泥砂浆通过设置的注浆孔201进行注入；

在注浆完成后，可对环形气囊一112和环形气囊二13进行放气、收缩，并使该设备上下往复一段距离，设置的连杆二74和波纹皮膜二75对套管2注浆区域内壁进行刮动，避免出现较大的砂浆结块，以防止对后续的取样作业产生影响。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于地质抽水试验的止水设备，包括设置于井体（1）内部的套管（2），所述套管（2）的顶端固定连通有连通软管（3），且连通软管（3）的顶端连通有外接注浆设备，其特征在于，还包括：

封堵组件，所述封堵组件设置在套管（2）的内部，所述封堵组件包括注浆筒管（7），所述注浆筒管（7）的外周壁上安装有导向单元，所述注浆筒管（7）的底端固定连接有腔筒（9），且腔筒（9）的一端开设有多个通气孔（91），所述腔筒（9）的外周壁靠近通气孔（91）的位置处固定有双层环板（12），且双层环板（12）上共同固定安装有环形气囊二（13），所述腔筒（9）的外周壁一端固定有环形台板（11），且环形台板（11）内部开设有多个与腔筒（9）内部相连通的条形通槽（111），所述环形台板（11）的外周壁上固定连接有环形气囊一（112），且环形气囊一（112）与多个条形通槽（111）相连通，所述套管（2）的一端开设有多个注浆孔（201），所述环形台板（11）的底侧壁上固定有抵环块（113）；

封托组件，所述封托组件包括多个开设于套管（2）上的通孔（202），且每个通孔（202）内均滑动连接有锥头插销（5），每个所述锥头插销（5）靠近套管（2）的一端均固定有抵靠圆块（14），每个所述锥头插销（5）外周壁远离抵靠圆块（14）的一端均固定有连杆一（6），所述套管（2）外周壁靠近连杆一（6）的一端开设有环形外凹槽（62），且多个连杆一（6）和环形外凹槽（62）之间固定有两个上下分布的波纹皮膜一（61）。

2.根据权利要求1所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：每个所述锥头插销（5）的一端均开设有多个斜槽口（502），且每个斜槽口（502）的内部均滑动连接有滑柱（503），每个所述滑柱（503）与斜槽口（502）内底部之间均固定有支撑弹簧（504）。

3.根据权利要求1所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：每个所述锥头插销（5）外周壁远离抵靠圆块（14）的一端开设有多个环形凹口（501），且每个环形凹口（501）的横截面均呈梯形结构。

4.根据权利要求1所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：所述套管（2）的圆周内壁上开设有多个与抵靠圆块（14）相适配的圆形嵌槽，且抵靠圆块（14）靠近锥头插销（5）的一侧均开设有环形沉槽（141），所述环形沉槽（141）与圆形嵌槽之间固定有连接弹簧（505）。

5.根据权利要求4所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：每个所述抵靠圆块（14）靠近锥头插销（5）的一侧开设有与环形沉槽（141）同轴设置的安装环槽一（15），且每个安装环槽一（15）的内部均固定安装有环形磁块一（151）。

6.根据权利要求5所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：所述套管（2）内侧壁上开设有与通孔（202）同轴设置的安装环槽二（16），且每个安装环槽二（16）的内部均固定有环形磁块二（161），所述环形磁块一（151）与环形磁块二（161）可形成磁吸附配合。

7.根据权利要求1所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：所述环形台板（11）的顶部外壁与注浆筒管（7）共同固定连接有锥盘端（17），所述注浆筒管（7）靠近腔筒（9）的一端固定有隔板（10），且注浆筒管（7）靠近隔板（10）的一端固定连通有多个等距离分布的出浆支管（8），每个所述出浆支管（8）的外周壁一端均固定有箍架（171），且多个箍架（171）底端与锥盘端（17）固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：所述导向单元包括多个固定安装于注浆筒管（7）外周壁上的内腔棱块（71），且每个内腔棱块（71）的内部均滑动连接有延伸滑杆（72），所述内腔棱块（71）与延伸滑杆（72）之间固定安装有张紧弹簧（76），每个所述延伸滑杆（72）的端部均滚动连接有球头端（73）。

9.根据权利要求8所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：每个所述延伸滑杆（72）的外周壁底侧均固定有连杆二（74），且多个连杆二（74）共同固定连接有波纹皮膜二（75）。

10.根据权利要求1所述的一种用于地质抽水试验的止水设备，其特征在于：所述注浆筒管（7）的内部固定连接有连通管（18），且连通管（18）的一端与腔筒（9）的内部相连通，所述连通管（18）的另一端固定连通有通气软管（4）。