专利名称：绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法
技术领域：
本发明涉及工程勘察方法，特别是一种绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法。
背景技术：
工程勘察工作中，绳索取芯钻进是一种非常高效的钻进技术。在钻进过程中，当岩芯充满岩芯管后，不需提大钻，而是以钻杆为通道，借助于绳索等专用打捞工具，把钻进过程中贮存于内岩芯管中的岩芯提升到孔外。由于这种方法不需要将所有钻杆提升到孔外， 所以极大地减少了起下钻具的时间，也大幅度降低了劳动强度。此技术在矿产，煤炭、石油等行业已经得到了广泛的应用，取得了显著的成效。但是，水利水电工程勘探由于其自身的特殊性，绳索取芯钻进技术并没有得到很好的推广，水利水电勘探通常需进行各种物理力学性质试验以及水文地质试验，其中压水试验(5m为一个试验段)是常用的原位测试手段以获取水文地质资料。通常压水试验方法是在孔段钻进结束并将钻杆全部提出后，再下入压水栓塞和注水导管，然后进行试验；这种试验程序很难发挥绳索取芯钻进的优势，同时这种试验技术也不能精确反映压水试段内的压力，如果能够结合水利水电勘探的特点，设计不提大钻的压水试验自动测试技术，就可以很好的将绳索取芯这一高效钻进技术移植应用到水利水电勘探工程中来，同时可以获得高精度的试验数据。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法，可有效解决精确测定压水试验段内的压力，充分发挥绳索取芯不提钻和压水试验自动测试的优势问题。本发明解决的技术方案是，首先设置压水试验栓塞和孔口密封装置，再由钻孔机在岩石上钻孔，当钻孔达到试验长度时，取出岩芯，将钻孔内的空心钻杆上提，然后再用充气胶管吊住压水试验栓塞，充气胶管与压水试验栓塞内相通，并将压水试验栓塞装入空心钻杆内，压水试验栓塞上部的密封胶囊置于空心钻杆内，压水试验栓塞下部的密封胶囊伸出空心钻杆下部的钻头外，置于钻孔内，然后，将充气胶管与氮气瓶接通，向栓塞的上下密封胶囊充气，封闭空心钻杆和钻孔，之后，将试验段的压力传感器和钻孔外面的流量传感器经电缆接压水试验综合测试仪上，并由孔口密封装置密封电缆，然后由水泵通过孔口密封装置及空心钻杆内通道向隔开的钻孔段压水，并按照压水试验规程采集数据，数据采集后， 栓塞卸压，提至地表，然后继续钻进试验。本发明操作简单，实用性强，能充分的发挥绳索取芯钻进不提钻的优势，将绳索取芯和压水试验以及自动测试很好的融合到一起，可大幅度的提高水利水电中深孔的勘探质量和效率，有效降低劳动强度。
图1为本发明压水试验方法设备工艺图。图2为本发明的压水试验栓塞结构图。图3为本发明的孔口密封装置结构剖面主视图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明。由图1给出，本发明在具体实施中，是由以下步骤实现的
A.设计压水试验栓塞，结构见图2所示，该栓塞由上部胶囊4和下部胶囊5装在芯管 7上，并由钢套管8连接在一起，上部胶囊膨胀后，用以封闭钻具的钻杆内孔，下部胶囊在非膨胀状态下，直径比钻头3内径小，能顺利通过钻头，置于钻孔1内，膨胀后可以封闭钻孔；
B.设计孔口密封器(装置)，其结构见图3所示，其结构是器体23，纵向有平行的充气胶管通道25和电缆通道M，横向有与电缆通道相连通的进水通道沈，用于封闭充气胶管和压力传感器电缆和向试验段17压水；
C.钻孔用钻具(钻孔机)钻孔，钻孔深度根据实际情况有深有浅，其中包括试验段和非试验段，试验段长度一般为3-6m，最好以5m为一试验段，如图1所示，当钻孔达到试验长度时，通过绳索取出岩心，然后将孔内的空心钻杆2上提6m ；
D.将压水试验栓塞用充气胶管10吊住，并由充气胶管将上部胶囊和下部胶囊连通，然后将压水试验栓塞装入空心钻杆内孔中，上部胶囊置于空心钻杆内孔中，压水试验栓塞的钢套管8坐在空心钻头内台阶上，下部胶囊通过空心钻杆下部的空心钻头置于钻孔内，然后在空心钻杆上部装孔口密封器9 ；
E.充气胶管10穿过孔口密封器的充气胶管通道25与氮气瓶11相连通，充气胶管通道密封后，由氮气瓶11经充气胶管向上部胶囊和下部胶囊充气，使上部胶囊和下部胶囊膨胀，上部胶囊膨胀封闭空心钻杆，下部胶囊伸出空心钻头下部约lm，封闭钻头下部的钻孔；
F.将压力传感器6经第一电缆12通过密封装置的电缆通道M和芯管7置于钻孔下部的试验段17内，流量传感器15装在水泵16的出水管道上，出水管道上有压力表14，出水管道与孔口密封器的进水通道沈相连通，用于向试验段压水，压力传感器和流量传感器分别经第一电缆12和第二电缆13接压水试验综合测试仪(图中未画出)；
G.由水泵通过孔口密封器以及钻杆内孔(通道)向钻孔下部的试验段17压水，并按照压水试验规程(通用的常规技术)调节压力，采集数据；
H.采集数据后，试验完成，压水试验栓塞卸压，提至地表，然后继续钻进(即进行下一试验段的钻进和测试，直至达到勘测试验的要求)。
为了保证试验效果，所述的试验段17长为5m，所述的压水试验栓塞的上部胶囊4上端在芯管7上装有通气孔压盖18，下部胶囊5与装在芯管上的滑动栓压盖20之间有0型圈 19，滑动栓压盖与弹簧下部固定螺栓22之间装有带弹簧预拉力调节栓21的拉伸弹簧23，用于压水试验栓塞快速复原；所述的钢套管8外有沿周边的凸台24，凸台M置于空心钻头内台阶上，使其不能通过空心钻头内台阶，起到限位作用，同时，钢套管保证上下胶囊膨胀、卸压时同步伸缩，防止胶囊膨胀时被钻头割破。本发明是一种适合绳索取芯钻进技术的钻孔压水试验自动测试技术，使绳索取芯和压水试验以及自动测试很好的融合到一起，充分发挥绳索取芯不提钻和压水试验自动测试的有优势，将这一高效钻进技术和高精度的试验方法应用到水利水电勘探工程中，经试验和在“黄河古贤水利枢纽”勘探工程中的实际应用，取得了非常令人满意的有益技术效果，对已完成300多米的钻探进尺和不提钻压水45段的实际应用，大幅度地提高了水利水电中深孔的勘探的质量和效率，精度达99%以上，效率提高50%以上，而且大大降低了劳动强度，是科学试验和创造性劳动的结晶，经济和社会效益巨大。
权利要求
1.一种绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法，其特征在于，由以下步骤实现A.设计压水试验栓塞，该栓塞是，上部胶囊(4)和下部胶囊(5)装在芯管(7)上，并由钢套管(8)连接在一起，上部胶囊膨胀后，用以封闭钻具的钻杆内孔，下部胶囊在非膨胀状态下，直径比钻头(3)内径小，能顺利通过钻头，置于钻孔(1)内，膨胀后封闭钻孔；B.设计孔口密封器，其结构是器体(23)，纵向有平行的充气胶管通道(25)和电缆通道 (24)，横向有与电缆通道相连通的进水通道(26)，用于封闭充气胶管和压力传感器电缆和向试验段(17)压水；C.钻孔用钻具钻孔，钻孔深度根据实际情况有深有浅，其中包括试验段和非试验段， 当钻孔达到试验长度时，通过绳索取出岩心，然后将孔内的空心钻杆(2)上提6m ；D.将压水试验栓塞用充气胶管(10)吊住，并由充气胶管将上部胶囊和下部胶囊连通， 然后将压水试验栓塞装入空心钻杆内孔中，上部胶囊置于空心钻杆内孔中，压水试验栓塞的钢套管(8)坐在空心钻头内台阶上，下部胶囊通过空心钻杆下部的空心钻头置于钻孔内， 然后在空心钻杆上部装孔口密封器(9)；E.充气胶管(10)穿过孔口密封器的充气胶管通道(25 )与氮气瓶(11)相连通，充气胶管通道密封后，由氮气瓶(11)经充气胶管向上部胶囊和下部胶囊充气，使上部胶囊和下部胶囊膨胀，上部胶囊膨胀封闭空心钻杆，下部胶囊伸出空心钻头下部lm，封闭钻头下部的钻孔；F.将压力传感器(6)经第一电缆(12)通过密封装置的电缆通道(24)和芯管(7)置于钻孔下部的试验段(17)内，流量传感器(15)装在水泵(16)的出水管道上，出水管道上有压力表(14)，出水管道与孔口密封器的进水通道(26)相连通，用于向试验段压水，压力传感器和流量传感器分别经第一电缆(12)和第二电缆(13)接压水试验综合测试仪；G.由水泵通过孔口密封器以及钻杆内孔向钻孔下部的试验段(17)压水，并按照压水试验规程调节压力，采集数据；H.采集数据后，压水试验栓塞卸压，提至地表，然后继续钻进。
2.根据权利要求1所述的绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法，其特征在于， 所述的试验段(17)长为5m。
3.根据权利要求1所述的绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法，其特征在于， 所述的压水试验栓塞的上部胶囊(4)上端在芯管(7)上装有通气孔压盖(18)，下部胶囊(5) 与装在芯管上的滑动栓压盖(20)之间有0型圈(19)，滑动栓压盖与弹簧下部固定螺栓(22) 之间装有带弹簧预拉力调节栓(21)的拉伸弹簧(23)，用于压水试验栓塞快速复原。
4.根据权利要求1所述的绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法，其特征在于， 所述的钢套管(8)外有沿周边的凸台(24)，凸台(24)置于空心钻头内台阶上，使其不能通过空心钻头内台阶，起到限位作用，同时，钢套管保证上下胶囊膨胀、卸压时同步伸缩，防止胶囊膨胀时被钻头割破。
全文摘要
本发明涉及绳索取芯钻孔不提钻压水试验自动测试方法，有效解决精确测定压水试验段内的压力，充分发挥绳索取芯不提钻和压水试验自动测试的优势问题，方法是，由钻具在岩石上打钻孔，当钻孔达到试验长度时，取出岩芯，空心钻杆上提，再用充气胶管吊住压水试验栓塞装入空心钻杆内，并伸出空心钻杆下部的钻头外，充气胶管与氮气瓶接通，向栓塞充气，封闭空心钻杆和钻孔，之后，将试验段的压力传感器和钻孔外面的流量传感器经电缆接压水试验综合测试仪上，由孔口密封器密封，用水泵通过孔口密封器及空心钻杆向钻孔段压水，采集数据，本发明将绳索取芯和压水试验以及自动测试融合起来，大幅度提高水利水电中深孔的勘探质量和效率，有效降低劳动强度。
文档编号G01V9/00GK102221712SQ201110064809
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者周晓, 彭力军, 易学文, 曹雪然, 李文龙, 王栋, 缪绪樟, 葛字家, 郭明 申请人:黄河勘测规划设计有限公司