专利名称：钻杆单路泵注式孔内座封/解封器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钻孔封隔设备。
背景技术：
在地质钻探中，经常需要在钻孔前端部位进行封隔探测，以便实时、保真地获得原状地 层流体数据。例如在煤矿巷道近水平钻孔内超前探测煤层气原状参数；在勘探钻孔内封隔
探测指定层段的地层流体压力、温度以及可能的物化性能等。这类技术工作在地下能(资)
源勘探开发中有着重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可靠性好、使用方便、结构简单、成本低的钻杆单路泵注式 孔内座封/解封器。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，其特征 在于它包括钻杆接头、球形阀门、活塞缸、弹卡器、活塞、压缩弹簧、橡胶囊、花管、短接 头；钻杆接头内设有泥浆通孔，钻杆接头的左部为与钻杆连接的连接头，钻杆接头的右部与 花管的左端部螺纹连接，花管的右端部与短接头螺纹连接；花管内设有高压水腔，花管外壁 上设有橡胶囊凹槽，橡胶囊凹槽处的花管上设有花管水口，花管水口与高压水腔相通，花管 的橡胶囊凹槽上套有橡胶囊；
钻杆接头的右端部设有活塞缸螺纹连接孔，活塞缸螺纹连接孔与钻杆接头内的泥浆通孔 相通；活塞缸的左端部旋入活塞缸螺纹连接孔内与钻杆接头螺纹连接，活塞缸内设有活塞滑 移通道，活塞缸内的活塞滑移通道的右端为封闭端，活塞缸内的活塞滑移通道的左端为开口 闭端，活塞滑移通道与钻杆接头内的泥浆通孔相通；活塞缸上设有活塞缸水口，活塞缸水口 分别与活塞滑移通道、高压水腔相连通；活塞缸上设有弹卡器通孔，弹卡器通孔与活塞滑移 通道相通，弹卡器的销子位于弹卡器通孔内；活塞位于活塞滑移通道内，活塞的右端与活塞 缸之间设有压縮弹簧，活塞的左端部与球形阀门螺纹连接；活塞外壁设有定位槽，定位槽的 形状与弹卡器的销子的形状相对应，定位槽位于弹卡器的左侧；球形阀门的球形面朝向钻杆
接头内的泥浆通孔，球形阀门的球形面与钻杆接头内的泥浆通孔口密封接触(在压縮弹簧的 弹力作用下)。
本发明的有益效果是
1、 采用上述结构，其结构简单，成本低。在座封期间不需维持泵压，大大简化了传统 钻孔封隔设备的复杂性。
2、 使用方便直接利用钻杆，通过地面泥浆泵先后2次泵注压力桨液，分别实现钻孔 内的座封和解封，单向泵注的2级压力的控制操作十分便利。
3、 座封和解封可靠座封或解封各自只需开泵运行很短时间， 一旦达到座封或解封状态，即可停泵，系统自行保持所需状态，省却了为维持状态压力的长时间的泵运行累赘，状 态保持可靠。
4、配套设施只需直接利用钻探(井)现成的单路钻杆和泥浆泵。 应用领域应用于煤田钻探钻孔内封隔探测煤层气原状参数，也可应用于其它钻孔内封 隔探测指定层段的地层流体压力、温度以及可能的物化性能等场合(固体矿床和油/气/水/ 热等地下资源的钻探)。
图l是本发明的结构示意图2是本发明的总体工作原理图3是座封过程原理示意图4是座封结果示意图5是解封过程原理示意图6是弹卡器的结构示意图；图中l-钻杆接头，2-第一密封圈，3-球形阀门，4-活塞缸，5-弹卡器，6-第二密封 圈，7-活塞，8-压縮弹簧，9-花管水口， 10-橡胶囊，11-花管，12-高压水腔，13-第三密封 圈，14-短接头，15-活塞缸螺纹连接孔，16-活塞滑移通道，17-活塞缸水口， 18-弹卡通孔， 19-压縮弹簧腔，20-定位槽，21-泥浆泵，22-泥浆输送管，23-压力表，24-回水阀，25-回 水管，26-浆液，27-钻杆，28-钻孔，29-钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，30-探测仪，31-孔壁，32-定位弹簧，33-端盖，34-销子。
具体实施例方式
如图1所示，钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，它包括钻杆接头l、球形阀门3、活塞 缸4、弹卡器5、活塞7、压縮弹簧8、橡胶囊IO、花管ll、短接头14;钻杆接头l内设有 泥浆通孔，钻杆接头1的左部为与钻杆连接的连接头，钻杆接头1的右部与花管11的左端 部螺纹连接，花管11的右端部与短接头14螺纹连接(短接头14与探测仪30连接)；花管 11内设有高压水腔12，花管ll外壁上设有橡胶囊凹槽，橡胶囊凹槽处的花管上设有花管水 口 9，花管水口 9与高压水腔12相通，花管11的橡胶囊凹槽上套有橡胶囊10 (所有的花管 水口 9都被橡胶囊10盖住)；
钻杆接头1的右端部设有活塞缸螺纹连接孔15,活塞缸螺纹连接孔15与钻杆接头1内 的泥浆通孔相通；活塞缸4的左端部旋入活塞缸螺纹连接孔15内与钻杆接头1螺纹连接， 活塞缸4内设有活塞滑移通道16，活塞缸4内的活塞滑移通道16的右端为封闭端，活塞缸 4内的活塞滑移通道16的左端为开口闭端，活塞滑移通道16与钻杆接头1内的泥浆通孔相 通；活塞缸4上设有活塞缸水口 17，活塞缸水口 17分别与活塞滑移通道16、高压水腔12 相连通；活塞缸4上设有弹卡器通孔18，弹卡器通孔18与活塞滑移通道16相通，弹卡器5 的销子34位于弹卡器通孔18内；活塞7位于活塞滑移通道16内，活塞7的右端与活塞缸4 之间设有压縮弹簧8 (压縮弹簧8位于活塞滑移通道16内，活塞7的右端部设有压縮弹簧腔 19，压縮弹簧的左端部位于压縮弹簧腔19内)，活塞7的左端部与球形阀门3螺纹连接；塞7外壁设有定位槽20，定位槽20的形状与弹卡器5的销子34的形状相对应，定位槽20 位于弹卡器5的左侧；在压縮弹簧8的弹力作用下，球形阀门3的球形面封闭钻杆接头1内 的泥浆通孔(球形阀门3位于活塞缸螺纹连接孔15、活塞滑移通道16内，球形阀门3的球 形面朝向钻杆接头1内的泥浆通孔，球形阀门3的球形面与钻杆接头1内的泥浆通孔口密封 接触)。
所述的钻杆接头1的右部与花管11的左端部之间设有第一密封圈2。 所述的花管11的右端部与短接头14之间设有第三密封圈13。
所述的活塞7与活塞缸4之间设有第二密封圈(为Y形)6，第二密封圈6位于活塞缸 水口 17的右侧。
如图6所示，弹卡器5由定位弹簧32、端盖33、销子34组成，弹卡器通孔18处的活 塞缸上设有端盖螺纹连接柱(内为弹卡器通孔)，端盖33与活塞缸上的端盖螺纹连接柱螺纹 连接，销子34位于弹卡器通孔18内，销子34与端盖33之间设有定位弹簧32。
工作原理
如图2所示，用泥浆泵21通过泥浆输送管22、钻杆27内的泥浆通孔先后向钻孔28内 钻杆单路泵注式孔内座封/解封器29泵注2次不同压力的浆液(泥浆输送管22上设有压力 表23)，分别实现钻孔内座封和解封。泵注压力的调定是通过调整水泵回水阀来实现的。泥 浆输送管22上设有回水管25，回水管25上设有回水阀24。
1. 座封如图3所示，先将回水阀大开启，再开泥浆泵21，这时浆液26开始抵达球形 阀门3，接着逐渐关小回水阀使浆液的压力憋高，当压力值超过压縮弹簧8的反力时，球形 阀门开启，浆液通过活塞缸和活塞之间的前环隙以及活塞缸水口 17进入花管11的高压水腔 12内，并压迫橡胶囊向外扩张实现座封孔壁31。此时的压力值控制在即能打开球型阀门又 不扩大(座封压力范围内)，使活塞上的定位槽20的右行止点到达不了弹卡器5 (或称弹卡 销)的位置。继而，维持压力十几秒后停泵、泄压，这时球形阀门在压縮弹簧的弹簧力的作 用下迅速回位关闭，而花管11的高压水腔12和橡胶囊中的浆液无法倒流，使座封压力仍维 持稳定不变，从而实现其后阶段不再需要用泵就可以长期可靠的"记忆"座封(如图4所示)。
2. 解封如图5所示，需要解封时，再次开泥浆泵21，并逐渐关小回水阀，使压力升 高超过座封压力值而达到解封压力值,此时活塞被推动右行，直至活塞上的定位槽20到达弹 卡器5的位置，弹卡器5的销子34嵌入定位槽20内，锁定活塞7。此后，球形阀门将始终 保持开启状态。继而停泵，橡胶囊和花管11的高压水腔12内的压力浆液通过开启的阀门倒 流回钻杆，橡胶囊因内压卸除而收縮，完成解封。
完成一次座封/解封后，需将钻杆单路泵注式孔内座封/解封器进行回位方可再次使用。 具体方法是将钻杆单路泵注式孔内座封/解封器中的活塞缸4取出，打开弹卡器上的端盖， 取出定位弹簧，顶住前端活塞，将销子取出；然后将销子、弹簧、端盖依次安装，组配好钻 杆单路泵注式孔内座封/解封器，便可再次使用。
权利要求
1.钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，其特征在于它包括钻杆接头(1)、球形阀门(3)、活塞缸(4)、弹卡器(5)、活塞(7)、压缩弹簧(8)、橡胶囊(10)、花管(11)、短接头(14)；钻杆接头(1)内设有泥浆通孔，钻杆接头(1)的左部为与钻杆连接的连接头，钻杆接头(1)的右部与花管(11)的左端部螺纹连接，花管(11)的右端部与短接头(14)螺纹连接；花管(11)内设有高压水腔(12)，花管(11)外壁上设有橡胶囊凹槽，橡胶囊凹槽处的花管上设有花管水口(9)，花管水口(9)与高压水腔(12)相通，花管(11)的橡胶囊凹槽上套有橡胶囊(10)；钻杆接头(1)的右端部设有活塞缸螺纹连接孔(15)，活塞缸螺纹连接孔(15)与钻杆接头(1)内的泥浆通孔相通；活塞缸(4)的左端部旋入活塞缸螺纹连接孔(15)内与钻杆接头(1)螺纹连接，活塞缸(4)内设有活塞滑移通道(16)，活塞缸(4)内的活塞滑移通道(16)的右端为封闭端，活塞缸(4)内的活塞滑移通道(16)的左端为开口闭端，活塞滑移通道(16)与钻杆接头(1)内的泥浆通孔相通；活塞缸(4)上设有活塞缸水口(17)，活塞缸水口(17)分别与活塞滑移通道(16)、高压水腔(12)相连通；活塞缸(4)上设有弹卡器通孔(18)，弹卡器通孔(18)与活塞滑移通道(16)相通，弹卡器(5)的销子位于弹卡器通孔(18)内；活塞(7)位于活塞滑移通道(16)内，活塞(7)的右端与活塞缸(4)之间设有压缩弹簧(8)，活塞(7)的左端部与球形阀门(3)螺纹连接；活塞(7)外壁设有定位槽(20)，定位槽(20)的形状与弹卡器(5)的销子的形状相对应，定位槽(20)位于弹卡器(5)的左侧；球形阀门(3)的球形面朝向钻杆接头(1)内的泥浆通孔，球形阀门(3)的球形面与钻杆接头(1)内的泥浆通孔口密封接触。
2. 根据权利要求l所述的钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，其特征在于所述的钻杆 接头(O的右部与花管(11)的左端部之间设有第一密封圈(2)。
3. 根据权利要求1所述的钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，其特征在于所述的花管 (11)的右端部与短接头(14)之间设有第三密封圈(13)。
4. 根据权利要求1所述的钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，其特征在于所述的活塞(7)与活塞缸(4)之间设有第二密封圈(6)，第二密封圈(6)位于活塞缸水口 (17)的 右侧。
全文摘要
本发明涉及一种钻孔封隔设备。钻杆单路泵注式孔内座封/解封器，其特征在于它包括钻杆接头、球形阀门、活塞缸、弹卡器、活塞、压缩弹簧、橡胶囊、花管、短接头；钻杆接头内设有泥浆通孔，钻杆接头的右部与花管的左端部螺纹连接，花管的右端部与短接头螺纹连接；花管内设有高压水腔，花管外壁上设有橡胶囊凹槽，橡胶囊凹槽处的花管上设有花管水口，花管水口与高压水腔相通，花管的橡胶囊凹槽上套有橡胶囊；活塞缸的左端部旋入活塞缸螺纹连接孔内与钻杆接头螺纹连接，活塞缸上设有活塞缸水口；活塞位于活塞滑移通道内，活塞的右端与活塞缸之间设有压缩弹簧，活塞的左端部与球形阀门螺纹连接。本发明具有可靠性好、使用方便、结构简单、成本低的特点。
文档编号E21B47/00GK101315024SQ20081004833
公开日2008年12月3日 申请日期2008年7月9日 优先权日2008年7月9日
发明者乌效鸣, 杰 刘, 文国军, 王生维, 童红梅, 胡郁乐, 钮洪亮 申请人:中国地质大学(武汉)