CN213360089U - 一种确定干孔水压致裂法印模方向装置 - Google Patents
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Abstract
一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，以快速泄除印模器中的水压，避免因印模器与孔壁摩擦导致印模方向不能确定的情况，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，且大幅度提升工作效率。包括阀体和安装在其阀腔内可纵向移动的阀芯，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，且设置有限制阀芯上移位置的定位结构。阀体下端与印模器连接，上端通过顶部接头与钻杆连接，由钻塔和钻杆将印模器送入至钻孔内压裂段。
Description
技术领域
本实用新型涉及地质勘察，特别涉及一种确定干孔水压致裂法印模方向装置。
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。
水压致裂地应力测量方法是：利用一对可膨胀的封隔器在选定的测量深度封隔一段钻孔，然后通过泵入流体对该试验段(常称压裂段)增压，在压力作用下使岩体破裂，同时利用数据采集系统记录压力随时间的变化。然后对实测记录曲线进行分析计算，得到测点处的最大和最小水平主应力的量值，而压裂段裂隙延展方向即为最大水平主应力方向。为了得到裂隙延展方向，常用方法是用印模器对裂缝进行印膜。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，此时印模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，此时印模器鼓胀导致其与孔壁摩阻力增加，这样不仅会破坏印模器上的裂缝印模而导致无法确定最大主应力方向，还会造成提升困难。
目前解决上述问题的常用方法是,让钻杆中的水沿印模器下部钻杆排出一部分，降低钻杆内外水头差，然而这种方法排水很慢，往往需要等待数小时，且由于水泄不干净，印模器仍然会与孔壁摩擦破坏印模。因此，需要发明一种能在超低水位钻孔内快速泄印模器内部水，从而保护印模方向的装置。
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确定干孔水压致裂法印模方向装置，以快速泄除印模器中的水压，避免因印模器与孔壁摩擦导致印模方向不能确定的情况，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，且大幅度提升工作效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本实用新型的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，其特征是：包括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，该连接通道的上端、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，且设置有限制阀芯上移位置的定位结构；所述阀体下端与印模器连接，上端通过顶部接头与钻杆连接，由钻塔和钻杆将印模器送入至钻孔内压裂段。
所述限位结构包括设置在阀芯上部的环形凸台，以及设置在阀腔上部的限位凸台。
所述定位结构包括设置在阀芯周壁上的卡槽，以及设置在在阀腔上部卡簧。
本实用新型的有益效果是，能快速泄除印模器中的水压，避免因印模器与孔壁摩擦导致印模方向不能确定的情况，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，可大幅度提升工作效率；结构简单，操作方便。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1是本实用新型一种确定干孔水压致裂法印模方向装置的结构示意图(非泄水状态)；
图2是本实用新型一种确定干孔水压致裂法印模方向装置的结构示意图(泄水状态)。
图中示出构件和对应的标记：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，第六腔段11f、连接通道12、限位凸台13、密封圈14、泄水孔15、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、卡槽26、弹性构件27、卡簧28、顶部接头30。
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1和图2，本实用新型的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，包括包括阀体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15，且在侧壁内设置纵向延伸的连接通道12，该连接通道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，且设置有限制阀芯20上移位置的定位结构。所述阀体10下端与印模器连接，上端通过顶部接头30与钻杆连接，由钻塔和钻杆将印模器送入至钻孔内压裂段。
参照图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。所述定位结构包括设置在阀芯20 周壁上的卡槽26，以及设置在阀腔11上部的卡簧28。
参照图1，在超低水位钻孔中进行水压致裂法地应力测试时，将印模方向装置下端与印模器上部连接，顶部接头30与钻杆连接，利用钻塔和钻杆将印模器送入钻孔内，并使印模器位于压裂段。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，直至环形凸台23与限位凸台 13接触，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，这样印模方向装置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和阀腔11下部进入印模器。印模器在水压作用下鼓胀，并将压裂段裂纹记录。
参照图2，印模完成后提升钻杆，在钻杆向上拉力和作用下弹性构件 27被压缩，阀芯20上升至顶部，卡簧28卡入卡槽3内，使阀芯20的位置固定，上出水孔24与连接通道12分离，下出水孔25与泄水孔15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，保证印模器与钻杆不连通，同时印模器中的水可依次经过底部接头、下部空腔22、下出水孔25、泄水孔15排入钻孔内，可将印模器内部的水压卸掉。印模器水压卸掉后将不再与孔壁接触，保证提升钻杆的过程中印模方向不会因与孔壁摩擦而破坏。
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、第五腔段11e和第六腔段11f。所述连接通道12连通第四腔段11d、第六腔段11f，泄水孔15设置在第五腔段11e。所述卡簧28位于第一腔段11a内。所述环形凸台23位于第二腔段11b内，第二腔段11b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与第二腔段11b顶壁之间。
以上所述只是用图解说明本实用新型一种确定干孔水压致裂法印模方向装置的一些原理，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 (6)
1.一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，其特征是：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(15)，且在侧壁内设置纵向延伸的连接通道(12)，该连接通道(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)，且设置有限制阀芯(20)上移位置的定位结构；所述阀体(10)下端与印模器连接，上端通过顶部接头(30)与钻杆连接，由钻塔和钻杆将印模器送入至钻孔内压裂段。
2.如权利要求1所述的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，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1所述的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，其特征是：所述定位结构包括设置在阀芯(20)周壁上的卡槽(26)，以及设置在阀腔(11)上部的卡簧(28)。
4.如权利要求2或3所述的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，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)、第五腔段(11e)和第六腔段(11f)；所述连接通道(12)连通第四腔段(11d)、第六腔段(11f)，泄水孔(15)设置在第五腔段(11e)。
5.如权利要求2所述的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，其特征是：所述环形凸台(23)位于第二腔段(11b)内，第二腔段(11b)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)与第二腔段(11b)顶壁之间。
6.如权利要求3所述的一种确定干孔水压致裂法印模方向装置，其特征是：所述卡簧(28)位于第一腔段(11a)内。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114810048A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-29 | 应急管理部国家自然灾害防治研究院 | 压力控制换向器、原地应力测量装备以及使用该装备的原地应力测量方法 |
| CN116818545A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-09-29 | 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司 | 一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统及方法 |
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- 2020-06-07 CN CN202021026020.3U patent/CN213360089U/zh active Active
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| CN116818545B (zh) * | 2023-08-29 | 2023-11-14 | 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司 | 一种水压致裂地应力测试印模器加卸压卸水系统及方法 |
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