CN213360088U - 一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，以实现快速泄除封隔器中的水压，避免因钻杆内外水头差过大而导致提钻困难的情况发生，从而保证在水位很低甚至无水的钻孔中进行水压致裂法地应力测试，大大提升工作效率。该泄水装置包括阀体和安装在其阀腔内可纵向移动的阀芯；所述阀芯具有纵向延伸的上部空腔、下部空腔，以及横向延伸且分别连通上部空腔、下部空腔的上出水孔、下出水孔。阀体上设置有由阀腔相连通至侧壁外的泄水孔，且在侧壁内设置纵向延伸的连接通道，该接通道的上端、下端与阀腔相连通。阀腔的上部设置限位结构和作用于阀体、阀芯的弹性构件。

Description

一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置

技术领域

本实用新型涉及地质勘察工程，特别涉及一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置。

背景技术

水压致裂法地应力测试，是二十世纪70年代发展起来的能够测量地壳深部应力可靠而有效的方法。该方法是2003年国际岩石力学学会试验方法委员会颁布的确定岩体应力建议方法中所推荐的方法之一，是目前国际上能较好地直接进行深孔地应力测量的先进方法。该方法无需知道岩体的力学参数就可获得地层中现今地应力的多种参量，并具有操作简便、可在任意深度进行连续或重复测试、测量速度快、测值稳定可靠等特点，因此近年来发展很快，并取得了大量的成果。

水压致裂法地应力测量包括单回路和双回路两种测量系统，其中单回路测量系统较常用，通过钻杆向两个封隔器加压，使其膨胀并与孔壁接触从而形成一个封闭的压裂试验段，再利用推拉开关将封隔器的坐封压力转换成试验段的致裂压力便可开始试验。然而在利用水压致裂法测地应力的过程中由于孔位处地质条件的不同孔内水位深度也不尽相同，若水位较高，钻杆内外水头差较小，此时封隔器与孔壁之间压力不大，提升容易，反之，若孔内水位很低甚至无水，钻杆内外水头差很大，此时封隔器鼓胀导致其与孔壁摩阻力增加而造成提升困难。

目前解决上述问题的常用方法是，让钻杆中的水沿压裂段的裂隙排出一部分，降低钻杆内外水头差，然而这种方法往往需等待数小时且压裂段裂隙不发达时排水效果不好。

因此，需要发明一种能在超低水位钻孔内快速将封隔器内部水压卸掉的装置，提升工作效率。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，以实现快速泄除封隔器中的水压，避免因钻杆内外水头差过大而导致提钻困难的情况发生，从而保证在水位很低甚至无水的钻孔中进行水压致裂法地应力测试，大大提升工作效率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，该泄水装置设置在试验段以上的钻孔中，其上端通过顶部接头与钻杆连接，下端通过底部接头与推拉开关连接，推拉开关与封隔器连接，其特征是：所述泄水装置包括阀体和安装在其阀腔内可纵向移动的阀芯；所述阀芯具有纵向延伸的上部空腔、下部空腔，以及横向延伸且分别连通上部空腔、下部空腔的上出水孔、下出水孔；所述阀体上设置有由阀腔相连通至侧壁外的泄水孔，且在侧壁内设置纵向延伸的连接通道，该接通道的上端、下端与阀腔相连通；所述阀腔的上部设置限位结构和作用于阀体、阀芯的弹性构件。

本实用新型的有益效果是，能够快速泄除封隔器中的水压，避免因钻杆内外水头差过大而导致提钻困难的情况发生，从而保证在水位很低甚至无水的钻孔中进行水压致裂法地应力测试，且泄水速度快，可大大提升工作效率；结构简单，操作方便。

附图说明

本说明书包括如下三幅附图：

图1是本实用新型一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置的结构示意图(非泄水状态)；

图2是本实用新型一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置的结构示意图(泄水状态)；

图3是本实用新型一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置的设置位置示意图；

图中示出构件和对应的标记：泄水装置1，推拉开关2，封隔器3，试验段4，阀体10，阀腔11，第一腔段11a第二腔段11b，第三腔段11c，第四腔段11d，第五腔段11e，连接通道12、限位凸台13、密封圈14、阀芯20，上部空腔21、下部空腔22、环形凸台23，上出水孔24、下出水孔25、泄水孔26、弹性构件27、顶部接头30，底部接头40。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

参照图3，本实用新型的一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，该泄水装置1设置在试验段4以上的钻孔中，其上端通过顶部接头30与钻杆连接，下端通过底部接头40与推拉开关2连接，推拉开关2与封隔器3连接。参照图1和图2，所述泄水装置1包括阀体10和安装在其阀腔11内可纵向移动的阀芯20。所述阀芯20具有纵向延伸的上部空腔21、下部空腔22，以及横向延伸且分别连通上部空腔21、下部空腔22的上出水孔24、下出水孔25；所述阀体10上设置有由阀腔11相连通至侧壁外的泄水孔26，且在侧壁内设置纵向延伸的连接通道12，该接通道12的上端、下端与阀腔11相连通。所述阀腔11的上部设置限位结构和作用于阀体10、阀芯20的弹性构件27。

在超低水位钻孔中进行水压致裂法地应力测试时，将两个封隔器3、推拉开关2及泄水装置1按照图3所示的顺序连接，泄水装置1的底部接头40连接于推拉开关2的上部，顶部接头30与钻杆连接，利用钻塔和钻杆将封隔器3送入钻孔内，并使两个封隔器3分别位于试验段4的上下两端。参照图1，此时在弹性构件27的推力作用下阀芯20被推向阀腔11下部，直至限位结构，上出水孔24与连接通道12相连，下出水孔25也与连接通道12相连，这样泄水装置1的顶部和底部就构成了一个联通的回路，钻孔中的水依次经过顶部接头30、上部空腔21、上出水孔24、连接通道12、下出水孔25、下部空腔22、底部接头40、推拉开关2进入封隔器3，待封隔器3鼓胀后推动推拉开关2使钻杆与试验段4联通，开始试验。参照图2，当测试完成后推动推拉开关2使钻杆与封隔器3相连，提升钻杆，在钻杆的向上的拉力作用下弹性构件27将被压缩，阀芯20上升至顶部，上出水孔24与连接通道12分离，下出水孔25与泄水孔26相连，此时钻杆中的水只能进入上出水孔24而不能进入下出水孔25，封隔器3中的水可依次经过推拉开关2、底部接头40、下部空腔22、下出水孔25、泄水孔26排入钻孔内，可将封隔器3内部的水压卸掉，然后将封隔器3提升至下一试验段。由此可见，本实用新型能够快速泄除封隔器中的水压，避免因钻杆内外水头差过大而导致提钻困难的情况发生，从而保证在水位很低甚至无水的钻孔中进行水压致裂法地应力测试，且泄水速度快，可大大提升工作效率。

参照图1和图2，所述限位结构包括设置在阀芯20上部的环形凸台23，以及设置在阀腔11上部的限位凸台13。

参照图2，所述阀腔11的腔壁上纵向间隔设置作用于阀体10外周壁的密封圈14，将阀腔11由上而下分隔形成第一腔段11a、第二腔段11b、第三腔段11c、第四腔段11d和第五腔段11e。所述接通道12连通第三腔段11c、第五腔段11e，泄水孔26设置在第四腔段11d。所述环形凸台23位于第一腔段11a内，第一腔段11a的底壁构成限位凸台13，弹性构件27套装在阀芯20上且位于环形凸台23与第一腔段11a顶壁之间。

以上所述只是用图解说明本实用新型一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。

Claims (4)

1.一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，该泄水装置(1)设置在试验段(4)以上的钻孔中，其上端通过顶部接头(30)与钻杆连接，下端通过底部接头(40)与推拉开关(2)连接，推拉开关(2)与封隔器(3)连接，其特征是：所述泄水装置(1)包括阀体(10)和安装在其阀腔(11)内可纵向移动的阀芯(20)；所述阀芯(20)具有纵向延伸的上部空腔(21)、下部空腔(22)，以及横向延伸且分别连通上部空腔(21)、下部空腔(22)的上出水孔(24)、下出水孔(25)；所述阀体(10)上设置有由阀腔(11)相连通至侧壁外的泄水孔(26)，且在侧壁内设置纵向延伸的连接通道(12)，该接通道(12)的上端、下端与阀腔(11)相连通；所述阀腔(11)的上部设置限位结构和作用于阀体(10)、阀芯(20)的弹性构件(27)。

2.如权利要求1所述的一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，其特征是：所述限位结构包括设置在阀芯(20)上部的环形凸台(23)，以及设置在阀腔(11)上部的限位凸台(13)。

3.如权利要求2所述的一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，其特征是：所述阀腔(11)的腔壁上纵向间隔设置作用于阀体(10)外周壁的密封圈(14)，将阀腔(11)由上而下分隔形成第一腔段(11a)第二腔段(11b)、第三腔段(11c)、第四腔段(11d)和第五腔段(11e)；所述接通道(12)连通第三腔段(11c)、第五腔段(11e)，泄水孔(26)设置在第四腔段(11d)。

4.如权利要求2所述的一种适用于超低水位水压致裂法急速泄水装置，其特征是：所述环形凸台(23)位于第一腔段(11a)内，第一腔段(11a)的底壁构成限位凸台(13)，弹性构件(27)套装在阀芯(20)上且位于环形凸台(23)与第一腔段(11a)顶壁之间。

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