一种含水层水头监测用封孔器及监测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种含水层水头监测用封孔器，其内部设置有内管，顶端一侧设置有注水孔，底端一侧设置有出水孔；所述封孔器的体壁包括设置于封孔器顶端和低端的硬质体壁以及设置于封孔器中间的弹性体壁。本实用新型还涉及一种含水层水头监测用监测仪，其包括井下止水装置、水头感应装置以及数据传输采集装置。本实用新型的封孔器和水头监测仪的使用，避免了在同一地点施工多个观测孔，从而降低了工程造价，且缩短了工期；并且避免了在一个观测孔中下多级观测管分层止水监测的方法中造成的“观测孔孔径大、施工工艺要求高”的问题，从而降低了施工难度和工程造价。
【专利说明】 一种含水层水头监测用封孔器及监测仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种含水层水头监测用封孔器。
[0002]本实用新型还涉及一种含水层水头监测用监测仪。
【背景技术】
[0003]在水文地质勘探中，常布设一定数量的专门水文地质观测孔，以建立地下水动态观测系统，研究地下水流场空间分布及其动态变化规律。在地质条件复杂的地区，含水层常呈多层结构，为准确获取动态水头信息，需要进行分层水头动态观测。目前用以实现这一目的的主要施工方法主要有两种:(1)同一地点施工多个观测孔，每个观测孔观测一个含水层；(2)施工一个观测孔，下多级套管，分层止水分层观测。前者缺点是施工成本高，同一位置每监测一个含水层都要施工一个观测孔，而且要把最下一含水层之上的含水层全部进行封水处理；后者缺点是观测孔孔径要求高，成孔难度大。
[0004]并且，常用水头监测工具多采用测钟、简易电测水头计、光电水头计等，水位埋深较深时，测线延展性造成的误差较大而且难以消除，工作时费时费力且只能监测一层含水层水头变化。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种可以实现单孔多含水层水头监测的、结构简单、可重复使用、有效提高监测效率和降低成本的含水层水头监测用封孔器。
[0006]本实用新型的目的还在于提供一种可以通过串联结合实现单孔多含水层水头监测的、可重复使用、有效提高监测效率和降低人工成本的含水层水头监测用监测仪。
[0007]为了实现上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]本实用新型的封孔器的内部设置有内管，所述封孔器的顶端一侧设置有注水孔，所述封孔器的底端一侧设置有出水孔；
[0009]所述封孔器的体壁包括设置于封孔器顶端和底端的硬质体壁以及设置于封孔器中间的弹性体壁。
[0010]本实用新型的封孔器所述弹性体壁的材质为橡胶。
[0011]本实用新型的水头监测仪，包括井下止水装置、水头感应装置以及数据传输采集
装置；
[0012]所述的井下止水装置包括封孔器、地面手压泵以及输水管；
[0013]所述的水头感应装置包括接手、设置于接手内的探头以及连接探头与数据传输采集装置的电缆。
[0014]本实用新型的水头监测仪所述接手的一侧设置有通水孔。
[0015]本实用新型的水头监测仪所述接手与封孔器之间设置有密封胶。
[0016]本实用新型的水头监测仪封孔器与水头感应装置串联连接。
[0017]本实用新型的水头监测仪所述探头的个数与需监测的含水层的层数一致，所述封孔器的个数比需监测的含水层的层数少一个。
[0018]本实用新型采用上述技术方案所获得的技术收益包括:
[0019]本实用新型的封孔器，封孔器型号可根据钻孔井身结构和止水段深度定制，封孔器的体壁为弹性材质，其受压膨胀后挤紧井壁而达到止水目的。当选用的弹性材质为橡胶时，橡胶的膨胀性和坚实性均较好，可满足本实用新型止水的目的。
[0020]本实用新型的封孔器和水头监测仪的使用，避免了在同一地点施工多个观测孔，从而降低了工程造价，且缩短了工期。
[0021]本实用新型的封孔器和水头监测仪的使用，避免了在一个观测孔中下多级观测管分层止水监测的方法中造成的“观测孔孔径大、施工工艺要求高”的问题，从而降低了施工难度和工程造价。
[0022]本实用新型的水头监测仪的使用，避免了常规测绳自身延展性造成的系统误差和人工测量时的人为误差，提高了水头监测精度。
[0023]本实用新型的水头监测仪可按指定频率自动采集水头数据，并可随时将数据导出至计算机进行批量化处理，从而降低了劳动强度和人工成本。
[0024]本实用新型的封孔器和水头监测仪易于组装拆卸，其各个组成部分可重复使用，成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型封孔器的结构示意图；
[0026]图2为本实用新型封孔器的俯视示意图；
[0027]图3为本实用新型封孔器的剖视示意图；
[0028]图4为本实用新型封孔器的使用状态图；
[0029]图5为本实用新型水头监测仪的结构示意图；
[0030]图6为本实用新型实施例1的水头监测仪的结构示意图。
[0031]在附图中，I封孔器、1-1内管、1-2注水孔、1-3出水孔、1_4硬质体壁、1_5弹性体壁、2地面手压泵、3输水管、4接手、4-1通水孔、5探头、6电缆、7数据传输采集装置、8密封胶、9工控机、10、钻杆、IA封孔器A、1-1A封孔器A的内管、1-2A封孔器A的注水孔、1-3A封孔器A的出水孔、4C接手C、4-1C接手C的通水孔、5C探头C、6C电缆C、IB封孔器B、1-1B封孔器B的内管、1-2B封孔器B的注水孔、1-3B封孔器B的出水孔、4D接手D、4-1D接手D的通水孔、5D探头D、6D电缆D、4E接手E、5E探头E、6E电缆E。
【具体实施方式】
[0032]如附图f 3所示，本实用新型的所述封孔器I的内部设置有内管1-1，所述封孔器I的顶端一侧设置有注水孔1-2，所述封孔器I的底端一侧设置有出水孔1-3 ;所述封孔器I的体壁包括设置于封孔器I顶端和底端的硬质体壁1-4以及设置于封孔器I中间的弹性体壁1-5。所述弹性体壁1-5的材质为橡胶。
[0033]如附图4所示，本实用新型的封孔器I的弹性体壁1-5在封孔器I充水后受压膨胀，挤紧井壁而达到止水目的。
[0034]如附图5所示，本实用新型的水头监测仪包括井下止水装置、水头感应装置以及数据传输采集装置7 ;所述的井下止水装置包括封孔器1、地面手压泵2以及输水管3 ;所述的水头感应装置包括接手4、设置于接手4内的探头5以及连接探头5与数据传输采集装置的电缆6 ;所述接手4的一侧设置有通水孔4-1。所述接手4与封孔器I之间设置有密封胶8。
[0035]实施例1
[0036]实施例1为监测三个含水层时的水头监测仪的使用方法。
[0037]监测三个含水层时使用两个封孔器(A和B)与三个水头感应装置(分别C、D和E)串联连接。本实施例的内管1-1为Φ42ι?πι钻杆,接手4为Φ 75mm钻杆接手,探头5为山东泰安科大洛赛尔传感有限公司生产的SYGJ型振弦式渗压计，本实施例的密封胶为AB胶，数据采集装置为山东泰安科大洛赛尔传感有限公司生产的DQ-n多点采集系统。
[0038]本实施例所使用的封孔器的规格为:封孔器I总长度为1500mm，弹性体壁1_5的长度为1000 mm，硬质体壁1-4分别设置于封孔器I的顶端和底端，长度均为250 mm，封孔器I的直径为127 mm,内管1_1的直径为42_，弹性体壁膨胀时与井壁相接触，最宽处可达150mmo
[0039]本实施例采用工控机对整体测试进行控制，所选用的工控机为普通笔记本电脑。
[0040]本实施例使用DQ-n多点采集系统进行数据自动化采集和存储，存储数据导出后采用计算机根据技术需要进行处理，也可在现场直接连接计算机进行实时监控和处理。
[0041]如附图6所示，连接本实用新型所述的水头监测仪的各部件，并完成监测过程。
[0042]步骤一:探头5E与封孔器IB连接:将探头5E放置于接手4E中；电缆6E从封孔器IB的内管1-1B中穿入，从封孔器IB顶端内管1-1B出线口中穿出，然后将接手4E和封孔器IB内管1-1B拧紧。封闭封孔器IB的出水孔1-3B封闭。
[0043]步骤二:探头与封孔器IA和封孔器IB连接:将探头放置于接手4D中；电缆6E从接手4D —侧的通水孔4-1D中穿入，电缆6E和6D从封孔器IA的内管1-1A中穿入，从封孔器IA顶端内管1-1A出线口中穿出，然后将接手4D和封孔器IA内管1-1A拧紧。接手4D底端内部密封胶8密封，防止上、下含水层贯通，然后将接手4D和封孔器IB内管拧紧。
[0044]步骤三:探头5C与封孔器IA连接:将探头5C放置于接手4C中，电缆6C从接手4C一侧的通水孔4-1C中穿出，接手4C底端内部用密封胶8密封，防止上、下含水层贯通，然后将接手4C和封孔器IA内管拧紧。
[0045]步骤四:封孔器1A、封孔器IB与地面手压泵2间采用高压输水管3连接，各连接处要连接牢固以防高压致裂。输水管3分别连接地面手压泵2和封孔器IA的注水孔1-2A，封孔器IA的出水孔1-3A和封孔器IB的注水孔1-2B。
[0046]步骤五:数据传输采集装置7、工控机9的连接:将电缆6C、电缆6D和电缆6E并连连接在数据传输采集装置7的输入端口，数据传输采集装置7和工控机9之间通过四八五总线连接。输水管3及电缆6C、6D和6E的长度根据止水深度而定，如需拼接，则要求使用专用防水接头连接。
[0047]步骤六:设备下井:用Φ 42mm钻杆连接接手4C,用Φ 42mm钻杆连接接手4D和封孔器IB ;将高压输水管和电缆按Im间隔捆绑在钻杆上，防止下井时刮擦井壁而损坏；下井前记录员计算好所需钻杆数量和长度，使用吊车及类似设备将封孔器下放至井下止水位置(指封孔器I中心位置)。[0048]步骤七:封孔器I加压止水:使用地面手压泵2为封孔器I注水加压(加压值根据止水深度而定)，封孔器I的橡胶层受压膨胀后挤紧井壁而达到止水目的。
[0049]步骤八:开机测量:启动数据传输采集装置7、工控机9，在工控机9上启动DQ数据采集软件，设置好分站信息、采集频率等，检查记录初始静水头，之后即可实时采集数据(若不要求显示水头值，而要直接显示降深值，则需进行系统归零设置)。技术人员需关注数据变化情况，若发现数据异常，应及时寻找原因并解决。若水头监测时间较长，则可撤掉工控机9，DQ数据采集仪将自动记录，技术人员根据需要定时拷取即可。
[0050]步骤九:设备上井、拆卸:水头监测任务完成后，关闭数据传输采集装置7和工控机9，地面手压泵2减压至零后，将井下设备提出，在地面进行拆卸。
[0051]步骤十:数据处理:从DQ-n软件中将存储的数据以EXCEL格式导出至电脑，并进行后续处理。
【权利要求】
1.一种含水层水头监测用封孔器，其特征在于所述封孔器(I)的内部设置有内管(1-1 )，所述封孔器(I)的顶端一侧设置有注水孔(1-2 )，所述封孔器(I)的底端一侧设置有出水孔(1-3)； 所述封孔器(I)的体壁包括设置于封孔器(I)顶端和底端的硬质体壁(1-4)以及设置于封孔器(I)中间的弹性体壁(1-5 )。
2.根据权利要求1所述的一种含水层水头监测用封孔器，其特征在于所述弹性体壁(1-5)的材质为橡胶。
3.一种含水层水头监测用监测仪，其特征在于其包括井下止水装置、水头感应装置以及数据传输采集装置(7); 所述的井下止水装置包括如权利要求1或2所述的封孔器(I)、地面手压泵(2)以及输水管(3)； 所述的水头感应装置包括接手(4)、设置于接手(4)内的探头(5)以及连接探头(5)与数据传输采集装置的电缆(6)。
4.根据权利要求3所述的一种含水层水头监测用监测仪，其特征在于所述接手(4)的一侧设置有通水孔(4-1)。
5.根据权利要求3所述的一种含水层水头监测用监测仪，其特征在于所述接手(4)与封孔器(I)之间设置有密封胶(8 )。
6.根据权利要求3飞中的任意一项所述的一种含水层水头监测用监测仪，其特征在于封孔器(I)与水头感应装置串联连接。
7.根据权利要求6所述的一种含水层水头监测用监测仪，其特征在于所述探头(5)的个数与需监测的含水层的层数一致，所述封孔器(I)的个数比需监测的含水层的层数少一个。
【文档编号】E21B33/03GK203655210SQ201320632818
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2013年10月14日
【发明者】邬立, 王庆江, 杨全, 方良平, 王洪亮, 史建松, 刘新社, 杨显文, 马履霞, 李敏然, 董红生, 王朝辉, 赵璐, 崔世新, 席大鹏 申请人:华北有色工程勘察院有限公司