一种用于钻孔内测试的水路转换阀的制作方法

本实用新型属于岩土工程原位测试技术领域，尤其涉及一种用于在地质钻孔中进行水压致裂法地应力测试以及压水试验用的水路转换控制阀。

背景技术：

在地质钻孔中进行水压致裂法地应力测试或压水试验时，都需要首先向串联的上下封隔器加压，上下封隔器膨胀后在二者之间而形成封闭段，然后再向封闭段加压，使钻孔岩体形成张拉裂缝获取原地应力的大小(地应力测试)或者岩体的渗透系数(压水试验)。因此，测试装置均需要在其上部设置水路转换阀，才能实现仅利用钻杆水路分别给上述两个压力回路加压的目的。然而，无论是目前在用的两段式水路转换阀(如专利号为201620559873.0的《水压致裂法应力测试装置》)，还是三段式水路转换阀(如专利号为201220099382.4的《一种水压致裂地应力测试法用水路转换阀》)，其设计采用的滑动柱塞均较细，由于水压致裂法地应力测试和压水试验装置的长度往往超过4米、重量超过100kg，较细的滑动柱塞非常容易在装置吊装、搬运过程中发生弯曲变形，导致测试设备的水路转换阀失效和测试失败。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种连接于钻杆下端的、用于钻孔内测试的水路转换阀，实现杜绝滑动柱塞变形导致的水路转换阀失效的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种用于钻孔内测试的水路转换阀，包含滑动阀柱、阀座、上封隔器、中心杆及下封隔器，所述滑动阀柱穿设在所述阀座内并由阀座上端伸出连接于钻杆下端，在所述滑动阀柱内开设有阀柱水孔，所述阀柱水孔与钻杆内孔连通，所述中心杆连接于所述阀座下端，所述中心杆内孔与所述阀座内腔连通，所述上封隔器及下封隔器依次套设在所述中心杆上，在所述阀座上部螺纹连接有导筒，在所述导筒上部开设有上导通孔，在所述阀座上部开设有下导通孔，所述上导通孔及下导通孔均与所述导筒内腔连通，在所述阀座内还开设有L型导通孔，所述L型导通孔分别与所述阀座内腔及上封隔器内腔连通，在所述上封隔器与下封隔器之间还设有一根致裂花管或一根高压管，所述致裂花管套设在所述中心杆上，所述高压管位于所述中心杆一侧，所述上封隔器与下封隔器的内腔通过所述致裂花管或高压管连通，所述滑动阀柱在所述阀座的内腔内设有上、下两个工位；

当所述滑动阀柱位于上工位时，滑动阀柱的阀柱水孔通过L型导通孔与上封隔器的内腔连通，上封隔器内腔通过致裂花管或高压管与下封隔器内腔连通；

当所述滑动阀柱位于下工位时，滑动阀柱的阀柱水孔通过阀座内腔与中心杆内孔连通，中心杆内孔通过杆间水孔与致裂花管内腔或与钻孔内腔连通。

上述技术方案中，当所述上封隔器与下封隔器的内腔通过所述致裂花管连通时，在所述致裂花管一侧还开设有封隔连通孔，所述封隔连通孔两端分别与所述上封隔器内腔及下封隔器内腔连通，在所述致裂花管另一侧还开设有致裂水孔，所述致裂水孔与所述致裂花管内腔连通，所述致裂花管内腔与所述中心杆的杆间水孔连通。

上述技术方案中，当所述上封隔器与下封隔器的内腔通过所述高压管连通时，所述高压管位于所述中心杆一侧，且所述高压管在靠近钻孔孔壁的外管壁侧距所述上封隔器及下封隔器的外壁之间还留设有一段用于防止高压管的外管壁与钻孔的孔壁发生摩擦的间隙，所述高压管两端分别与所述上封隔器内腔及下封隔器内腔连通，所述杆间水孔与所述钻孔内腔连通。

上述技术方案中，在所述阀座内还设有第一密封圈组及第二密封圈组，所述第一密封圈组和第二密封圈组分设在所述L型导通孔与阀座内腔连通部位的两端，所述第一密封圈组及第二密封圈组均由两道〇型密封胶圈构成。

上述技术方案中，当所述上封隔器与下封隔器的内腔通过所述致裂花管连通时，在所述致裂花管内还设有第三密封圈组及第四密封圈组，所述第三密封圈组和第四密封圈组分设所述杆间水孔与致裂花管内腔连通部位的两端；所述第三密封圈组及第四密封圈组均由两道〇型密封胶圈构成。

上述技术方案中，所述滑动阀柱为上部粗、下部细的变径阀柱，所述滑动阀柱下部较细的部位在所述导筒及阀座的内腔中上下穿梭，所述滑动阀柱上部较粗的部位由所述导筒上端伸出与钻杆下端连通。

上述技术方案中，所述导筒、阀座、上封隔器、致裂花管及下封隔器外径相等。

上述技术方案中，所述滑动阀柱、导筒、阀座、致裂花管及中心杆均使用不锈钢材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：与背景技术中的专利号为201620559873.0和201220099382.4的专利技术相比，本新型提供的用于钻孔内测试的水路转换阀，采取在阀座上部设置导筒设计，利用导筒能够有效地限制滑动阀柱的侧向变形；同时，基于此设计，其中的滑动阀柱也由细杆变为下段细、上部粗的变径阀柱；由于外露在导筒上部的滑动阀柱的柱体很粗，具有足够的抗弯曲刚度。因此，基于此设计的滑动阀柱完全不会产生弯曲变形，不会导致测试设备的水路转换阀失效和测试失败。

附图说明

图1为本实用新型中滑动阀柱位于阀座的内腔上工位时的第一种实施例结构示意图；

图2为图1中滑动阀柱位于阀座的内腔上工位时的具体应用实施例图；

图3为本实用新型中滑动阀柱位于阀座的内腔下工位时的第一种实例结构示意图；

图4为图3中滑动阀柱位于阀座的内腔下工位时的具体应用实施例；

图5为本实用新型中滑动阀柱位于阀座的内腔上工位时的第二种实施例结构示意图；

图6为图5中滑动阀柱位于阀座的内腔上工位时的具体应用实施例图；

图7为本实用新型中滑动阀柱位于阀座的内腔下工位时的第二种实例结构示意图；

图8为图7中滑动阀柱位于阀座的内腔下工位时的具体应用实施例；

图中：1、滑动阀柱；2、阀柱水孔；3、导筒；4、阀座；5、上封隔器；6、致裂花管；7、中心杆；8、下封隔器；9、致裂水孔；10、杆间水孔；11、密封圈组；12、密封圈组；13、密封圈组；14、密封圈组；15、封隔连通孔；16、导通孔；17、导通孔；18、L型导通孔；19、钻杆；20、高压管；21、钻孔。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本实用新型是如何实施的。

实施例1：如图1至图4所示，本实施例提供的用于钻孔内测试的水路转换阀，包含滑动阀柱1、阀座4、上封隔器5、致裂花管6、中心杆7及下封隔器8，滑动阀柱1穿设在阀座4内并由阀座4上端伸出连接于钻杆19下端，在滑动阀柱1内开设有阀柱水孔2，阀柱水孔2与钻杆19内孔连通，中心杆7连接于阀座4下端，中心杆7内孔与阀座4内腔连通，上封隔器5、致裂花管6及下封隔器8从上往下依次套设在中心杆7上，在阀座4上部螺纹连接有导筒3，如图1和图2所示，在导筒3上部还开设有上导通孔16，在阀座4上部还开设有下导通孔17，上导通孔16及下导通孔17均与导筒3内腔连通，在阀座4内还开设有L型导通孔18，L型导通孔18分别与阀座4内腔及上封隔器5内腔连通，在致裂花管6一侧还开设有封隔连通孔15，封隔连通孔15分别与上封隔器5内腔及下封隔器8内腔连通，在致裂花管6另一侧还开设有致裂水孔9，在中心杆7中部还开设有杆间水孔10，致裂水孔9及杆间水孔10均与致裂花管6内腔连通，滑动阀柱1在阀座4的内腔内设有上、下两个工位；

如图1和图2所示，当滑动阀柱1位于上工位时，滑动阀柱1的阀柱水孔2通过L型导通孔18与上封隔器5的内腔连通，上封隔器5内腔通过封隔连通孔15与下封隔器8内腔连通；

如图3和图4所示，当滑动阀柱1位于下工位时，滑动阀柱1的阀柱水孔2通过阀座4内腔与中心杆7内孔连通，中心杆7内孔通过杆间水孔10与致裂花管6内腔连通，致裂花管6内腔与致裂水孔9连通。

如图2和图4所示，在阀座4内还设有第一密封圈组11及第二密封圈组12，第一密封圈组11和第二密封圈组12分设在L型导通孔18与阀座4内腔连通部位的两端，第一密封圈组11及第二密封圈组12均由两道〇型密封胶圈构成。

如图2和图4所示，在致裂花管6内还设有第三密封圈组13及第四密封圈组14，第三密封圈组13和第四密封圈组14分设杆间水孔10与致裂水孔9连通部位的两端；第三密封圈组13及第四密封圈组14均由两道〇型密封胶圈构成。

如图2和图4所示，滑动阀柱1为上部粗、下部细的变径阀柱，其中，滑动阀柱1下部较细的部位在导筒3及阀座4的内腔中上下穿梭，滑动阀柱1上部较粗的部位由导筒3上端伸出与钻杆19下端连通。

滑动阀柱1、导筒3、阀座4、致裂花管6及中心杆7均使用不锈钢材料制成。

另外，为防止本新型水路转换阀与钻孔21孔壁间存在的较大空隙，在钻孔21岩体不完整的情况下易堆积落块、岩屑等，会导致测试设备卡死和无法收回至地面，从而引发测试设备坠孔事故，导筒3、阀座4、上封隔器5、致裂花管6及下封隔器8采用相等外径设计。

实施例2：如图5至图8所示，本实施例提供的用于钻孔内测试的水路转换阀与实施例1的不同之处在于：上封隔器5与下封隔器8的内腔通过高压管20连通，中心杆7的杆间水孔10直接与钻孔21内腔连通；其中，高压管20位于中心杆7一侧，且高压管20在靠近钻孔21孔壁的外管壁侧距上封隔器5及下封隔器8的外壁之间还留设有一段用于防止高压管20的外管壁与钻孔21的孔壁因摩擦导致高压管20被磨穿漏水的间隙。

最后说明，以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。