一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，包括用于连接钻杆的阀体及用于连接栓塞的阀芯，所述阀芯安装在阀体内部，并在阀芯上套装有弹簧，所述阀体内部位于阀芯中心还设置有螺杆，所述螺杆上端固定在阀体顶部，并在螺杆下端固定有堵头，所述阀芯上端对称设置有通水孔，所述阀体上对称设置有旁通水孔。本实用新型所述的排水泄压机构可以使水压式栓塞适用于低下水位60米以下的钻孔试段中，使得水压式栓塞能更广泛的应用到压水试验中。解决了使用其他形式栓塞的封隔不严、易出现孔内事故、重新配置设备、管路等问题，使用该泄压机构连接双塞，可实现连续压水试验，大大降低工作量。
【专利说明】
一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构
技术领域
[0001]本实用新型属于水利水电工程勘察试验仪器技术领域，具体是涉及一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构。
【背景技术】
[0002]国内水利水电工程领域测试和评价岩石透水性的方法，大都采用钻孔压水试验，目前国内使用的止水栓塞有双管循环式、单管顶压式、水压式和气压式4种类型。双管循环式栓塞的优点是不存在管路压力损失，缺点是需要下两套管子，对小口径金刚石钻孔不适用，且操作费时，尤其是在钻孔较深时表现较为突出。双管循环式栓塞目前已很少采用。单管顶压式栓塞的优点是操作简单，缺点是栓塞长度较短，当孔壁岩石较破碎时止水效果较差。水压式栓塞和气压式栓塞的共同特点是胶囊易与孔壁紧贴，即使在孔壁不太平直的情况下，也能实现面接触，且栓塞较长、止水可靠性好，对不同孔径、孔深的钻孔均能适应，操作比较方便。
[0003]但是水压式栓塞在地下水较深的钻孔进行压水试验后，由于膨胀管路的水柱较高，而又没有地下水位的抵消，栓塞很难卸压恢复原状。当地下水位达到一定的深度，根据统计一般为60m左右时，栓塞就难以复原，地下水位达到10m左右时，水压式栓塞基本不能使用。
[0004]目前市场上销售及采用的基本为双回路栓塞，一管路由钻杆供试验用水，另一管路采用高压软管供膨胀用水(气体)，两套管路同时放入孔内，该形式不适用于小口径深钻孔，试验完成后退出时，高压软管容易与钻杆绞在一起无法取出，在深钻孔中需要大量的高压软管做封隔器的回路，并且此栓塞形式同样存在泄压的问题。因此如何解决水压式栓塞的排水泄压问题，使水压式栓塞得到广泛应用。是目前水利水电工程勘察试验技术领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供了一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构。通过该泄压机构解决了水压式栓塞的排水泄压难题，使栓塞得到广泛应用。
[0006]本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。
[0007]—种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，包括用于连接钻杆的阀体及用于连接栓塞的阀芯，所述阀芯安装在阀体内部，并在阀芯上套装有弹簧，所述阀体内部位于阀芯中心还设置有螺杆，所述螺杆上端固定在阀体顶部，并在螺杆下端固定有堵头。
[0008]所述阀芯上端对称设置有通水孔。
[0009]所述阀体上对称设置有旁通水孔。
[0010]所述螺杆采用细螺杆。
[0011]所述阀芯活动距离与正常状态下堵头与阀芯接触面距离相等。
[0012]本实用新型的有益效果是:
[0013]与现有技术相比，通过在水压式栓塞中使用本实用新型所述的排水泄压机构，可以使水压式栓塞适用于低下水位60米以下的钻孔试段中，使得水压式栓塞能更广泛的应用到压水试验中。解决了使用其他形式栓塞的封隔不严、易出现孔内事故、重新配置设备、管路等问题。使用该泄压机构连接双塞，可实现连续压水试验，大大降低工作量。
【附图说明】
[0014]图1本实用新型处于正常状态时结构示意图；
[0015]图2本实用新型处于泄压状态时的结构示意图。
[00? 6] 图中:1-阀体，2_阀芯，3_弹黃，4_堵头，5_芳通水孔，6_通水孔，7_钻杆，8_检塞，9_螺杆。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0018]如图1、图2所示，本实用新型所述的一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，包括用于连接钻杆7的阀体I及用于连接栓塞8的阀芯2，所述阀芯2安装在阀体I内部，并在阀芯2上套装有弹簧3，所述阀体I内部位于阀芯2中心还设置有螺杆9，所述螺杆9上端固定在阀体I顶部，并在螺杆9下端固定有堵头4。该泄压机构在使用时，直接将阀体I连接于供水水路(图中钻杆7)，阀芯2连接于栓塞8。阀芯2与下部连接的栓塞8依靠弹簧3弹力悬挂，处于阀块上限位，该处采用O型橡胶圈挤压密封。堵头4通过螺杆9固定，阀芯2活动距离与正常状态下堵头4与阀芯2接触面距离相等。
[0019]所述阀芯2上端对称设置有通水孔6。
[0020]所述阀体I上对称设置有旁通水孔5。在实际制造中，旁通水孔5位于阀体I中部。[0021 ]所述螺杆9采用细螺杆。
[0022]本实用新型的工作过程为:在工作期间由弹簧3弹力及上下提动钻杆7的外力作用，使钻杆7与环空通道、栓塞8通道打开或关闭，达到排压泄水目的；在封闭胶囊压力的情况下，平衡钻柱内水柱与钻孔环空水压力，可靠的减小胶囊内外压力差，达到泄压效果。
[0023]如图1所示，在正常状态下，水路通过本实用新型所述的泄压机构内部空间进入水压式栓塞，进行压水试验。试验结束后，提动钻杆，带动阀体I上移，弹簧3压缩，通水孔6与旁通水孔5连通，堵头4封闭栓塞8与钻杆7水路通道，钻杆7内水流入钻孔环空内，压力平衡。下移钻杆7，阀体I下移，钻杆7与胶囊水路连通，胶囊内水靠弹力泄压，胶囊收缩，脱离孔壁。
[0024]下面通过理论计算与现场试验，对本实用新型解决水压式栓塞排水泄压问题进一步详细说明。
[0025]如试验钻孔地下水位低(多60米，如地下水位高则可直接水压式栓塞进行试验)时，则将本实用新型所述的泄压机构连接于液压栓塞与钻杆之间，此时该泄压机构处于如图1所示的正常状态，将整套设备下入孔内试验段需要封隔位置处。水栗供水，水经钻杆、泄压机构、栓塞进入胶囊内，待胶囊充水到达设定压力(栓塞充水压力大于最大试段压力0.2?0.3MPa)时，钻杆下移，此时栓塞转换开关下移，封闭胶囊压力水，水直接进入试验段内，泄压机构阀块仍处于正常状态，此时胶囊封隔试段，水栗与试验段管路连通，可进行压水试验。
[0026]试验结束后，打开水栗回水阀，钻孔试段内泄压，试段压力水泄压完成后，缓慢提动钻杆，直至钻杆无法上移(提升力比钻杆等重力稍大)。提动钻杆过程中，栓塞转换开关上移，钻杆至钻孔试段水路关闭，胶囊与钻杆通道打开，但由于钻杆内与钻孔环空水柱压力差大及提动钻杆时间短暂，胶囊无法完全排水卸压，栓塞胶囊由于膨胀变形，仍紧贴于钻孔内壁，无法上下活动，泄压机构阀块行程受阻，进而压缩弹簧3，阀块相对下移，如图2所示，直至阀块处于下限位，此时钻杆与钻孔环空通道打开，同时胶囊与钻杆通道由于堵头堵死处于关闭状态，钻杆内水柱流入钻孔环空内，压力平衡，此时稍微下移钻杆，弹簧3恢复，堵头4移开，胶囊与钻杆通道重新打开，此时胶囊内外几乎无压力差，胶囊由于自身弹力恢复，排出胶囊内压力水，脱离孔壁，完成排水卸压。现场操作时，可以反复操作，直至栓塞脱离孔壁。
【主权项】
1.一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，其特征在于:包括用于连接钻杆(7)的阀体(I)及用于连接栓塞(8)的阀芯(2)，所述阀芯(2)安装在阀体(I)内部，并在阀芯(2)上套装有弹簧(3)，所述阀体(I)内部位于阀芯(2)中心还设置有螺杆(9)，所述螺杆(9)上端固定在阀体(I)顶部，并在螺杆(9)下端固定有堵头(4)。2.根据权利要求1所述的一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，其特征在于:所述阀芯(2)上端对称设置有通水孔(6)。3.根据权利要求1所述的一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，其特征在于:所述阀体(I)上对称设置有旁通水孔(5)。4.根据权利要求1所述的一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，其特征在于:所述螺杆(9)采用细螺杆。5.根据权利要求1所述的一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，其特征在于:所述阀芯(2)活动距离与正常状态下堵头(4)与阀芯(2)接触面距离相等。
【文档编号】E21B47/00GK205605879SQ201620446441
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】裴熊伟
【申请人】中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司