深井分层封隔器的制作方法

本发明属于井下分层封隔工具技术领域，具体涉及深井分层封隔器，适用于井下分层封隔，复原地下水渗流自然状态。

背景技术：

在地质工作中，需要用探头探测地下水的流速流向揭示地下水系统的赋存特性、运动规律和分布状况。但因钻孔打通后上下水层对裂隙处水流流速流向有一定影响，致使研究人员不能准确了解裂隙处的水流特征，因此分层止水封隔技术是提高研究精度的关键所在。

我国传统的止水工艺有海带止水、黏土球止水、膨润土止水环等。海带止水法是将海带或胶条作为遇水膨胀材料用铅丝缠绑后放入井下进行密封止水工作，有一定的临时止水效果，但止水效果不稳定，易存在缠绕在套管上的海带或胶条与井壁摩擦挂断，导致膨胀材料移位变形，造成止水失效。黏土球止水法需要人工在封隔器隔水层部位投放黏土球，但在细颗粒地层或钻探结构不稳定地层进行分层时容易出现钻孔事故，此外，黏土球水化时间短，不适合大深度水文地质孔分层成井。膨润土止水环分层止水可以解决黏土球工艺投放时耗时耗力的问题，用膨胀倍数大的钠基膨润土代替黏土，具有较高的可塑性和粘结性，但其分层止水效果有限，井下封隔质量难以保证。

此外，还有水泥注浆封隔止水、高分子发泡材料封隔止水、囊袋式封堵止水、自膨胀封堵器等止水方法。水泥注浆封隔止水通过氮气瓶加压启封双封隔器将注浆窗口隔离，再使用泥浆泵将水泥注入止水段环状间隙实现止水密封，注浆流程比较繁琐。高分子发泡材料封隔止水是使用聚氨酯、丁腈橡胶丙烯酸钠等制备遇水膨胀吸水树脂，用棉纱、棉布、毛巾等浸渍缠绕在封孔管上，然后插入钻孔封孔段位置，将钻孔封堵，但材料抗压能力低，容易造成钻孔漏水漏气。囊袋式封堵止水工艺比较复杂、施工效率低。自膨胀式封隔器构成复杂、造价昂贵、技术成熟，应用于水文地质领域经济不可行。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供深井分层封隔器。解决一般封隔器不能重复坐封解封的问题，提高了可重复利用性和经济适用性。两个或多个深井封隔器叠加使用，可以复原地下水渗流自然状态，实现地下水的分层观测。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

深井分层封隔器，包括中心连接管，包括从上至下套设在中心连接管上的倒锥形块和移动金属环，移动金属环设置有缺口，缺口处设置有块状吸水膨胀橡胶，移动金属环的外环套设有吸水膨胀橡胶环。

深井分层封隔器，还包括箍设在中心连接管上的固定圆环，还包括套设在中心连接管上的固定部，固定圆环与固定爪连接，固定爪箍设在固定部上，固定部与倒锥形块连接。

如上所述的固定部上设置有卡槽，固定爪的固定部与固定圆环连接，固定爪的爪部卡设在卡槽内。

如上所述的块状吸水膨胀橡胶分别与移动金属环的缺口的两个断面连接。

如上所述的移动金属环的内环面为倒锥内环面，倒锥内环面与倒锥形块的锥面相适配。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

1、结构简单，使用方便；

2、可以实现随探头下放到地质井中进行严密的封堵，实现硬隔离，在使用时不影响封隔层之间的流速流向探头的检测，真正实现可重复坐封解封的井下硬隔离，透水率大大降低，使观测到的数据更接近未打钻孔时的真实数据。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的俯视图。

图中，1-中心连接管；2-移动金属环；3-吸水膨胀橡胶环；4-块状吸水膨胀橡胶；5-倒锥形块；6-固定爪；7-固定圆环；8-固定部。

具体实施内容

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

深井分层封隔器，包括中心连接管1，还包括从上至下套设在中心连接管1上的倒锥形块5和移动金属环2，移动金属环2设置有缺口，缺口处设置有块状吸水膨胀橡胶4，移动金属环2的外环套设有吸水膨胀橡胶环3。

深井分层封隔器，还包括一端与移动金属环2固定的电机牵引绳，电机牵引绳另一端绕在电机的旋转轴上。

深井分层封隔器，还包括箍设在中心连接管1上的固定圆环7，还包括套设在中心连接管1上的固定部8，固定圆环7与固定爪6连接，固定爪6箍设在固定部8上，固定部8与倒锥形块5连接。

深井分层封隔器，包括中心连接管1，还包括从上至下套设在中心连接管1上的倒锥形块5和移动金属环2，移动金属环2设置有缺口，缺口处设置有块状吸水膨胀橡胶4，移动金属环2的外环套设有吸水膨胀橡胶环3。

深井分层封隔器，还包括一端与移动金属环2固定的电机牵引绳，电机牵引绳另一端绕在电机的旋转轴上。

深井分层封隔器，还包括箍设在中心连接管1上的固定圆环7，还包括套设在中心连接管1上的固定部8，固定圆环7与固定爪6连接，固定爪6箍设在固定部8上，固定部8与倒锥形块5连接。

块状吸水膨胀橡胶4分别与移动金属环2的缺口的两个断面连接。

移动金属环2、倒锥形块5、固定圆环7均套设在中心连接管1上。移动金属环2不完全闭合，设置有缺口，内径略大于中心连接管1，能够保证上下移动顺滑，块状吸水膨胀橡胶4固定在移动金属环2的缺口处，优选的，块状吸水膨胀橡胶4分别与移动金属环2的缺口的两个断面连接，移动金属环2是不完全闭合的金属环，缺口部分由块状吸水膨胀橡胶4补充，金属环2与块状膨胀橡胶4共同组成一个完整的圆环，并能在移动金属环2的缺口变大时吸水膨胀封堵缺口。吸水膨胀橡胶环3套设在移动金属环2外环，移动金属环2的内环面为倒锥内环面，倒锥内环面与倒锥形块5的锥面相适配，即移动金属环2内径向上逐渐增大，与倒锥形块5向上逐渐增大的外径形成面面接触，对比线与面接触，面面接触配合密封效果更好。倒锥形块5位于移动金属环2上方，与倒锥形块5一体化连接的固定部8上设有卡槽，固定圆环7位于倒锥形块5上方，固定圆环7可以分为两个半圆环箍，两个半圆环箍箍设在中心连接管1上，固定爪6的固定部固定在固定圆环7上，固定爪6的爪部卡在固定部8的卡槽中。

坐封：在井外将固定圆环7固定在中心连接管1上，通过固定爪6将倒锥形块5卡在固定圆环7下方，在移动金属环2的外环套设固定吸水膨胀橡胶环3，在移动金属环2的缺口处固定块状吸水膨胀橡胶4，全部套设好后整体下放到地质井中，到达一定深度时，电机正转，电机通过电机牵引绳带动移动金属环2向上移动，移动金属环2卡在倒锥形块5上无间隙配合并继续上移，移动金属环2由一定弹性的金属做成，可选择碳素弹簧钢，能够接受一定程度的变形，由于在移动金属环2上移的过程中，穿过移动金属环2内环面的倒锥形块5外部半径逐渐增大，移动金属环2被撑大，移动金属环2内径也逐步增大，拉扯其缺口处的块状吸水膨胀橡胶4拉长变大，吸水膨胀橡胶环3也受张力被撑开，直至移动金属环2外部碰触到粗糙的井壁，移动金属环2停止上移，吸水膨胀橡胶环3吸水后弥补移动金属环2与井壁之间的小缝隙，完成坐封。

解封：检测完成后，电机反转，电机牵引绳释放放松，向上提拉中心连接管1，移动金属环2受重力和摩擦力与倒锥形块5分离，但因电机牵引绳拉力作用，不会脱落，解封完成，整体取出井外。

针对不同尺寸的地质井，可以使用不同尺寸的移动金属环2、倒锥形块5和吸水膨胀橡胶环3进行配合，吸水膨胀橡胶环3与块状吸水膨胀橡胶4一次一换。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。