CN208441821U - 一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，内管总成的悬挂环连接引流管，引流管通过第一变径接头连接阀体，阀体通过第二变径接头连接止水栓塞，阀体包括上阀体，下阀体和钢轴，下阀体的阀体出水孔连接止水栓塞的止水栓塞加压孔；外管总成的弹卡挡头与钻杆连接，弹卡挡头连接弹卡室，弹卡室固定连接座环，座环连接上扩孔器，上扩孔器连接外管总成底部设置下扩孔器，下扩孔器上设置钻头；同座环分别与上扩孔器和引流管之间设置密封圈。本实用新型用于小口径钻孔、操作简便、便于胶管放水、成本低、安全性高、便于取出。

Description

一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置

技术领域

本实用新型涉及工程勘察试验仪器技术领域，特别是一种适用于小口径钻孔、操作简便、便于胶管放水、成本低、安全性高、便于取出的用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置。

背景技术

绳索取芯钻进是一种不提升钻杆柱而由钻杆内捞取岩芯的先进钻进方法，在国内外已得到普遍应用。现在市场上销售的压水试验装置，都是双回路气压式或水压式栓塞，需要下两套管子，对小口径金刚石钻孔不适用，且操作费时，超过130m以后，双回路水压式栓塞存在胶管放水困难的问题。而使用气压式双回路栓塞，存在以下缺点是:膨胀介质要单独购买，使用成本高；栓塞的密封性能要求高；高压气瓶属于特种设备，使用和管理手续复杂，且存在一定的安全隐患；高压气管在深孔及小口径钻孔中易与钻杆缠绕而难以取出。

针对以上问题，结合绳索取芯钻具的特点，需要一种适用于小口径钻孔、操作简便、便于胶管放水、成本低、安全性高、便于取出的用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于小口径钻孔、操作简便、便于胶管放水、成本低、安全性高、便于取出的用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置。

一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，包括：

内管总成，所述内管总成的悬挂环连接引流管，所述引流管通过第一变径接头连接阀体，所述阀体通过第二变径接头连接止水栓塞，所述阀体包括上阀体，下阀体和钢轴，所述下阀体的阀体出水孔连接止水栓塞的止水栓塞加压孔；

外管总成，所述外管总成的弹卡挡头与钻杆连接，所述弹卡挡头连接弹卡室，所述弹卡室固定连接座环，所述座环连接上扩孔器，所述上扩孔器连接外管总成底部设置下扩孔器，所述下扩孔器上设置钻头；

所述同座环分别与上扩孔器和引流管之间设置密封圈。

所述上阀体上部通过上阀体上端内螺纹连接第一变径接头，中部设有上阀体通水孔，下部设置上阀体缺口和上阀体下端外螺纹，所述上阀体通水孔与钢轴的钢轴上部通水孔接触处设有上阀体O型密封圈，所述上阀体下端外螺纹和上连接器连接，所述上连接器处设置钢轴的钢轴上部定位销。

所述下阀体下部通过下阀体下端内螺纹连接第二变径接头，中部设有下阀体通水孔，上部设置下阀体缺口和下阀体上端外螺纹，所述下阀体通水孔与钢轴的钢轴下部通水孔接触处设有下阀体O型密封圈，所述下阀体上端外螺纹和下连接器连接，下连接器处设置钢轴的钢轴下部定位销，所述下阀体通水孔与下阀体出水孔导通，所述下阀体通水孔连接止水栓塞的止水栓塞加压孔。

所述钢轴的上下分别设置钢轴上部通水孔和钢轴下部通水孔，中部设置螺母，所述螺母位于上阀体和下阀体之间，下上分别设置钢轴上部定位销和钢轴下部定位销。

所述引流管为中空无缝钢管。

所述止水栓塞为橡胶注水封孔器，具有横截面呈环形的橡胶筒，由止水栓塞胶囊、中心杆和端部铁头组成，所述中心杆上部设置试验段进水孔和止水栓塞加压孔，所述中心杆的两端分别为中心杆上部通水孔和中心杆下部出水口。

所述端部铁头分为上铁头和下铁头，所述上铁头和下铁头分别与中心杆的试验段进水孔之间通过过水管密封连通，所述止水栓塞胶囊同轴外套于该过水管外部。

所述下铁头为倒圆锥体。

本实用新型内管总成的悬挂环连接引流管，引流管通过第一变径接头连接阀体，阀体通过第二变径接头连接止水栓塞，阀体包括上阀体，下阀体和钢轴，下阀体的阀体出水孔连接止水栓塞的止水栓塞加压孔；外管总成的弹卡挡头与钻杆连接，弹卡挡头连接弹卡室，弹卡室固定连接座环，座环连接上扩孔器，上扩孔器连接外管总成底部设置下扩孔器，下扩孔器上设置钻头；同座环分别与上扩孔器和引流管之间设置密封圈。可在不起大钻情况下，通过打捞器直接从绳索取芯钻杆内安装到试验段顶部，利用止水栓塞将钻孔试验段和非试验段的水隔离开来做压水试验，通过在水压式栓塞中使用阀体3，可实现依次转换向栓塞内加压止水、向试验段内压水和栓塞内水排出泄压3个工作状态。较之市场中钻孔深度超过130m胶管放水困难的结构，能满足地下水位埋深大于100m时试验段300m以下深钻孔压水试验，使用范围更广；钻进到压水试验段深度，取出内管总成总成后，只需提升钻杆6m～10m，利用绳索取芯打捞器将本装置安装就位，即可进行压水试验，提出孔外也是通过打捞器完成，减轻了压水试验起下钻的劳动强度，缩短了试验装置在孔内的上下辅助时间。本实用新型用于小口径钻孔、操作简便、便于胶管放水、成本低、安全性高、便于取出。

附图说明

图1为本实用新型内管总成和外管总成的结构示意图；

图2为本实用新型止水栓塞的结构示意图；

图3为本实用新型向止水栓塞加压止水时阀体的结构示意图；

图4为本实用新型试验阶段压水时阀体的结构示意图；

图5为本实用新型止水栓塞排水泄压时阀体的结构示意图；

图中：2、第一变径接头，3、阀体，4、第二变径接头，5、止水栓塞，10、钻头，11、钻杆，12、弹卡挡头，13、弹卡室，14、悬挂环，15、座环，16、上扩孔器，17、引流管，18、外管总成，19、下扩孔器，31、上阀体，32、下阀体，33、钢轴，51、止水栓塞加压孔，52、中心杆上部通水孔，53、端部铁头，54、止水栓塞胶囊，55、中心杆下部出水口，311、上阀体上端内螺纹，312、上阀体通水孔，313、上阀体O型密封圈，314、上阀体缺口，315、上阀体下端外螺纹，316、上连接器，321、下阀体下端内螺纹，322、下阀体通水孔，323、下阀体O型密封圈，324、下阀体缺口，325、下阀体上端外螺纹，326、下连接器，327、下阀体出水孔，331、钢轴上部通水孔，332、螺母，333、钢轴下部通水孔，334、钢轴上部定位销，335、钢轴下部定位销。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，包括：内管总成，内管总成的悬挂环14连接引流管17，引流管17通过第一变径接头2连接阀体3，阀体3通过第二变径接头4连接止水栓塞5，阀体3包括上阀体31，下阀体32和钢轴33，下阀体32的阀体出水孔327连接止水栓塞5的止水栓塞加压孔51；外管总成，外管总成的弹卡挡头12与钻杆11连接，弹卡挡头12连接弹卡室13，弹卡室13固定连接座环15，座环15连接上扩孔器16，上扩孔器16连接外管总成18底部设置下扩孔器19，下扩孔器19上设置钻头10；同座环15分别与上扩孔器16和引流管17之间设置密封圈。

上阀体31上部通过上阀体上端内螺纹311连接第一变径接头2，中部设有上阀体通水孔312，下部设置上阀体缺口314和上阀体下端外螺纹315，上阀体通水孔312与钢轴33的钢轴上部通水孔331接触处设有上阀体O型密封圈313，上阀体下端外螺纹315和上连接器316连接，上连接器316处设置钢轴33的钢轴上部定位销334。下阀体32下部通过下阀体下端内螺纹321连接第二变径接头4，中部设有下阀体通水孔322，上部设置下阀体缺口324和下阀体上端外螺纹325，下阀体通水孔322与钢轴33的钢轴下部通水孔333接触处设有下阀体O型密封圈323，下阀体上端外螺纹325和下连接器326连接，下连接器326处设置钢轴33的钢轴下部定位销335，下阀体通水孔322与下阀体出水孔327导通，下阀体通水孔322连接止水栓塞5的止水栓塞加压孔51。钢轴33的上下分别设置钢轴上部通水孔331和钢轴下部通水孔333，中部设置螺母332，螺母332位于上阀体31和下阀体32之间，下上分别设置钢轴上部定位销334和钢轴下部定位销335。

引流管17为中空无缝钢管。止水栓塞5为橡胶注水封孔器，具有横截面呈环形的橡胶筒，由止水栓塞胶囊54、中心杆和端部铁头53组成，中心杆上部设置试验段进水孔和止水栓塞加压孔51，中心杆的两端分别为中心杆上部通水孔52和中心杆下部出水口55。端部铁头53分为上铁头和下铁头，上铁头和下铁头分别与中心杆的试验段进水孔之间通过过水管密封连通，止水栓塞胶囊54同轴外套于该过水管外部。下铁头为倒圆锥体。

在孔径75mm的钻孔内留有一内径60.3mm的钻杆11，该钻杆11下端连接有内径为49mm的钻头10，钻杆11采用NQ绳索取芯钻杆，对应的绳索取芯钻具一般由外管总成和内管总成组成；其中外管总成主要由弹卡挡头12、弹卡室13、座环15、上扩孔器16、外管总成18、下扩孔器19依次连接而成，其中下扩孔器19下端与钻头10连接。

在进行压水试验前先用打捞器把钻杆内的岩芯打捞孔外，提钻杆11上升6m～10m后形成钻孔试验段，钻杆11通过孔口夹持器悬吊于钻孔中；然后对钻杆11的内管总成进行改装：即保留悬挂环14以上各部件不动，悬挂环下部则通过丝扣依次安装引流管17(设置O型密封圈，与座环15配套)、变径接头2、排水泄压机构3、变径接头4和止水栓塞5；之后采用打捞器将上述各部件组成的组合件安装就位，并使排水泄压机构3及止水栓塞5全部位于钻头10外部；最后在钻杆11上端布置与之同轴连接的中空立轴，该立轴外同轴套有与之配合且连接有钻机的立轴卡盘，同时立轴另一端通过高压胶管与位于钻孔外的水泵连接，使得封隔装置内部依次通过钻杆11、立轴和高压胶管与水泵密封连通。

启动水泵向中空的钻杆11内供水，由于上扩孔器16与座环15之间，用O型圈封水，而座环15与引流管17之间用O型圈封水，使水流通过悬挂环14上部内管总成原有水眼，改流到引流管17中，水经引流管17后，向排水泄压机构3排水。

止水栓塞胶囊54采用外直径45mm（NQ绳索取芯钻头外径75.7mm，内径47.6mm）、长100cm的单路液压膨胀式橡胶筒，可穿过绳索取芯钻头。

悬挂环14，引流管17组成内管总成；第一变径接头2，阀体3和第二变径接头4组成排水泄压机构；止水栓塞5；内管总成通过弹卡定位机构与绳索钻具外管总成总成连接，内管总成下端与排水泄压机构螺纹连接，排水泄压机构与止水栓塞螺纹连接。

排水泄压机构用于向止水栓塞5的止水栓塞胶囊54内加压止水、向试验段内压水和止水栓塞胶囊54内水排出泄压三个工作状态之间的依次转换，以解决水压式栓塞的排水泄压难题，使水压式栓塞得到推广应用，技术原理同授权公告号为CN 207278238 U的“一种用于钻孔压水试验的新型水压式栓塞排水泄压机构”。

提供一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验的装置，适用于各种孔深、孔径为75mm绳索取芯钻孔不起钻压水试验，其可在不起大钻的情况下，将一定长度的钻孔试验段隔离出来，并能方便实现胶囊排水泄压。绳索取芯钻进不起大钻钻孔压水试验装置，包括内管总成、外管总成、排水泄压机构、止水栓塞，内管总成通过弹卡定位机构与绳索钻具外管总成连接，内管总成下端与排水泄压机构螺纹连接，排水泄压机构与止水栓塞螺纹连接。

阀体3接收到水流后，具体有向止水栓塞5内加压止水、向试验段内压水和止水栓塞5内水排出泄压三个过程，具体实施如下：

（1）采用打捞器，将本装置放置到试验的深度上，阀体3的转换开关在止水栓塞5和花管自重作用下处于打开状态。此时，下阀体通水孔322与钢轴下部通水孔333导通，上阀体通水孔312与钢轴上部通水孔331不导通，地面水泵、钻杆11、引流管17、上阀体31、钢轴33、钢轴下部通水孔333、下阀体通水孔322、下阀体出水孔、止水栓塞加压孔51、止水栓塞胶囊54形成回路，注入的水只进入止水栓塞胶囊54，当该回路注满水时，启动水泵向止水栓塞胶囊54加压使其膨胀紧贴于孔壁，即完成止水。

（2）由于止水栓塞胶囊54内压力大于试验压力2至4倍，止水栓塞胶囊54已紧贴于孔壁上，钻机的立轴卡盘卡紧立轴，向上提动孔内钻杆3cm左右，松开孔口夹持器，再用钻机操作阀使卡紧的立轴向下运行，下降高度与下阀体32下端螺纹缺口高度接近。此时，下阀体通水孔322与钢轴下部通水孔333不导通，上阀体通水孔312与钢轴上部通水孔331不导通，封闭止水栓塞胶囊54压力水，地面水泵、钻杆11、引流管17、上阀体31、钢轴33下部钢轴下部通水孔333、下阀体32内部下方、变径接头4、中心杆上部通水孔52、中心杆下部出水口55、试验段岩层形成回路，注入的水只进入试验段，而止水栓塞胶囊54已施加的压力保持不变。启动水泵向试验段岩层注水加压，按试验规程要求进行压力、流量观测。

（3）当一个试验段的压水工作结束后，打开水泵回水阀，钻孔试段内泄压，试段压力水泄压完成后，上移、转动钻杆11，使钢轴上部定位销334和钢轴下部定位销335分别位于上阀体缺口314上缘、下阀体缺口324下缘。此时，钻杆11至试验段水路关闭，止水栓塞胶囊54、中心杆上部通水孔52、下阀体通水孔322、下阀体通水孔322、钢轴33和上阀体通水孔312形成回路，止水栓塞胶囊54内的高压自动解除收缩并脱离孔壁。

有益效果：可在不起大钻情况下，通过打捞器直接从绳索取芯钻杆内安装到试验段顶部，利用止水栓塞将钻孔试验段和非试验段的水隔离开来做压水试验，通过在水压式栓塞中使用阀体3，可实现依次转换向栓塞内加压止水、向试验段内压水和栓塞内水排出泄压3个工作状态。较之市场中钻孔深度超过130m胶管放水困难的结构，能满足地下水位埋深大于100m时试验段300m以下深钻孔压水试验，使用范围更广；钻进到压水试验段深度，取出内管总成总成后，只需提升钻杆6m～10m，利用绳索取芯打捞器将本装置安装就位，即可进行压水试验，提出孔外也是通过打捞器完成，减轻了压水试验起下钻的劳动强度，缩短了试验装置在孔内的上下辅助时间。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，包括：

内管总成，所述内管总成的悬挂环（14）连接引流管（17），所述引流管（17）通过第一变径接头（2）连接阀体（3），所述阀体（3）通过第二变径接头（4）连接止水栓塞（5），所述阀体（3）包括上阀体（31），下阀体（32）和钢轴（33），所述下阀体（32）的阀体出水孔（327）连接止水栓塞（5）的止水栓塞加压孔（51）；

外管总成，所述外管总成的弹卡挡头（12）与钻杆（11）连接，所述弹卡挡头（12）连接弹卡室（13），所述弹卡室（13）固定连接座环（15），所述座环（15）连接上扩孔器（16），所述上扩孔器（16）连接外管总成（18）底部设置下扩孔器（19），所述下扩孔器（19）上设置钻头（10）；

所述同座环（15）分别与上扩孔器（16）和引流管（17）之间设置密封圈。

2.根据权利要求1所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述上阀体（31）上部通过上阀体上端内螺纹（311）连接第一变径接头（2），中部设有上阀体通水孔（312），下部设置上阀体缺口（314）和上阀体下端外螺纹（315），所述上阀体通水孔（312）与钢轴（33）的钢轴上部通水孔（331）接触处设有上阀体O型密封圈（313），所述上阀体下端外螺纹（315）和上连接器（316）连接，所述上连接器（316）处设置钢轴（33）的钢轴上部定位销（334）。

3.根据权利要求1所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述下阀体（32）下部通过下阀体下端内螺纹（321）连接第二变径接头（4），中部设有下阀体通水孔（322），上部设置下阀体缺口（324）和下阀体上端外螺纹（325），所述下阀体通水孔（322）与钢轴（33）的钢轴下部通水孔（333）接触处设有下阀体O型密封圈（323），所述下阀体上端外螺纹（325）和下连接器（326）连接，下连接器（326）处设置钢轴（33）的钢轴下部定位销（335），所述下阀体通水孔（322）与下阀体出水孔（327）导通，所述下阀体通水孔（322）连接止水栓塞（5）的止水栓塞加压孔（51）。

4.根据权利要求1所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述钢轴（33）的上下分别设置钢轴上部通水孔（331）和钢轴下部通水孔（333），中部设置螺母（332），所述螺母（332）位于上阀体（31）和下阀体（32）之间，下上分别设置钢轴上部定位销（334）和钢轴下部定位销（335）。

5.根据权利要求1所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述引流管（17）为中空无缝钢管。

6.根据权利要求1所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述止水栓塞（5）为橡胶注水封孔器，具有横截面呈环形的橡胶筒，由止水栓塞胶囊（54）、中心杆和端部铁头（53）组成，所述中心杆上部设置试验段进水孔和止水栓塞加压孔（51），所述中心杆的两端分别为中心杆上部通水孔（52）和中心杆下部出水口（55）。

7.根据权利要求6所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述端部铁头（53）分为上铁头和下铁头，所述上铁头和下铁头分别与中心杆的试验段进水孔之间通过过水管密封连通，所述止水栓塞胶囊（54）同轴外套于该过水管外部。

8.根据权利要求7所述的一种用于绳索取芯钻孔不起钻压水试验装置，其特征在于，所述下铁头为倒圆锥体。