一种海上压水试验胶球塞止水装置的制作方法

本实用新型涉及压水试验技术领域，更具体地说，它涉及一种海上压水试验胶球塞止水装置。

背景技术：

压水试验工作包括洗孔、设置栓塞隔离试段、水位测量、仪表安装、压力和流量观测等步骤。其中设置栓塞隔离试段是压水试验中最重要的一个环节。栓塞止水的可靠性决定着压水试验的质量。

海上压水试验主要用到钻杆、钻杆套管和栓塞作为主要压水试验的装置。目前栓塞的类型包括胶球式、气压式、水压式。其中胶球式栓塞由于价格低廉，压水设备生产制造简单，现场只需利用钻机等自重对胶球加压使其膨胀而止水，使用方便，因而有着广泛的利用。

但对于海上压水试验，由于大部分平台都是建造在船上，受海水潮汐、水位波动以及附近交通船等通过时带来的水位波动影响，导致平台会上下波动，依托于平台上的钻机也会随着上下起伏波动，利用钻机自重加在胶球上使其膨胀的力也会较大幅度的波动，导致止水失败。因此，为了使胶球式栓塞也能用在海上进行压水试验，需进行设计改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种用胶球式栓塞作为止水装置进行海上进行压水试验的装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种海上压水试验胶球塞止水装置，包括设置在钻杆套管内的两个胶塞、若干胶球塞和钻杆，所述钻杆为通管且一端连接进水口，一端连接出水口；若干所述胶球塞和所述胶塞套设在所述钻杆位于海底面以下的一侧，所述胶塞固定在所述胶球塞两侧；靠近所述海底面一侧的所述胶塞上，远离所述胶球塞的一端设有固定杆；远离所述海底面一侧的所述胶塞上，远离所述胶球塞的一端设有活动杆。

通过采用上述技术方案，两端为圆柱形胶塞，中间为球体胶球塞。胶球塞的数量可根据实际地层情况进行相应增减。钻杆可用进水管代替，通过钻杆（或进水管）向压水段出水管的相对运动，挤压胶塞、胶球塞，使其膨胀达到止水的效果。挤压时，固定杆的位置不动，活动杆向上活动移动，将胶塞、胶球塞向固定杆挤压。

进一步的，所述钻杆套管内壁与所述胶塞周壁接触。

通过采用上述技术方案，为了钻杆钻孔保护和定向作用，海上钻探均下有一定深度的钻杆套管。钻杆套管内壁与所述胶塞周壁接触，且配合紧密，方便两端胶塞的固定。

进一步的，所述钻杆套管靠近海面的一侧设有钻杆套管夹板，所述钻杆靠近所述进水口的一侧设有钻杆夹板；所述钻杆套管夹板和所述钻杆夹板两端均设有一个连接孔，所述连接孔与钢丝绳连接。

通过采用上述技术方案，设置钻杆套管夹板和钻杆夹板，两个夹板之间具有一定距离，通过连接孔连接钢丝绳，方便挂吊钩。

进一步的，所述钻杆套管夹板与所述钻杆夹板中间位置设有手拉葫芦；所述手拉葫芦还包括第一吊钩和第二吊钩，所述第一吊钩与所述钻杆夹板一侧的钢丝绳连接，所述第二吊钩通过拉力计与所述钻杆套管夹板一侧的钢丝绳连接。

通过采用上述技术方案，通过手拉葫芦上的第一吊钩与钻杆夹板一侧的钢丝绳连接，第二吊钩通过拉力计与钻杆套管夹板一侧的钢丝绳连接。拉动手拉葫芦铁链，利用套管的摩阻力，给钻杆反向施加向下的压力，使胶球式栓塞挤压膨胀达到止水效果。加压前，通过观察拉力计，显示拉力大小。

进一步的，所述进水口一端还设有自动记录显示仪，所述自动记录显示仪通过电缆与压力传感器连接。

通过采用上述技术方案，自动记录显示监测到的钻杆套管中的压力变化情况。通过观测压力变化曲线情况可以判断压水前和不同压力阶段中钻杆套管中的水位变化情况，设置报警阈值，钻杆套管中压力变化情况超过报警阈值会报警，显示止水失败。反之，则止水成功。

进一步的，所述压力传感器位于靠近所述固定杆一侧的所述胶塞上表面。

通过采用上述技术方案，在设备就位准备压水前，将高精度压力传感器放入钻杆套管中的胶球式栓塞上方，观测并记录钻杆套管孔中压力情况并自动记录，作为背景压力值。压水后也可以继续自动监测记录钻杆套管中压力变化情况。

进一步的，所述钻杆套管内壁还设有一段护管，所述护管下端靠近所述固定杆，所述护管上端靠近所述进水口。

通过采用上述技术方案，钻杆套管内壁的护管，可以保护固定杆至进水口一段的钻杆套管。

进一步的，所述钻杆套管最下端为压水段出水管。

通过采用上述技术方案，钻杆套管最下端为压水段出水管，可根据基岩试验段长度在最底部配置一定长度的钻杆。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过手拉葫芦的设置，能够起到利用钻杆套管的摩阻力，给钻杆（进水管）反向施加向下的压力，使胶球式栓塞挤压膨胀达到止水效果的作用；

2.通过自动记录显示屏与压力传感器的设置，能够起到可以通过自动记录显示屏观察注水前后压力传感器监测的压力变化情况来判断胶球式栓塞止水效果的作用；

3.通过钻杆套管的设置，能够起到钻杆钻孔保护和定向的效果。

附图说明

图1是实施例中胶球式栓塞与手拉葫芦的连接关系的示意图。

图中，1、胶塞；2、胶球塞；3、钻杆；4、进水口；5、出水口；6、海底面；7、固定杆；8、活动杆；9、钻杆套管；10、海面；11、钻杆套管夹板；12、钻杆夹板；13、连接孔；14、钢丝绳；15、手拉葫芦；16、第一吊钩；17、第二吊钩；18、拉力计；19、自动记录显示仪；20、电缆；21、压力传感器；22、护管；23、压水段出水管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：一种海上压水试验胶球塞止水装置，包括设置在钻杆套管9内的两个胶塞1、若干胶球塞2和钻杆3，钻杆3为通管且一端连接进水口4，一端连接出水口5。若干胶球塞2和胶塞1套设在钻杆3位于海底面6以下的一侧，胶塞1固定在胶球塞2两侧。优选地，两端为圆柱形胶塞1，中间为球体胶球塞2。胶球塞2的数量可根据实际地层情况进行相应增减。钻杆套管9内壁与胶塞1周壁接触，保证胶球式栓塞的密封效果。钻杆套管9最下端为压水段出水管23，可根据基岩试验段长度在最底部配置一定长度的钻杆3。

靠近海底面6一侧的胶塞1上，远离胶球塞2的一端设有固定杆7；远离海底面6一侧的胶塞1上，远离胶球塞2的一端设有活动杆8。挤压时，固定杆的位置不动，活动杆向上活动移动，将胶塞、胶球塞向固定杆挤压。钻杆套管9内壁还设有一段护管22，护管22下端靠近固定杆7，护管22上端靠近进水口4，护管可以保护固定杆至进水口一段的钻杆套管。

钻杆套管9靠近海面10的一侧设有钻杆套管夹板11，钻杆3靠近进水口4的一侧设有钻杆夹板12；钻杆套管夹板11和钻杆夹板12两端均设有一个连接孔13，连接孔13与钢丝绳14连接。钻杆套管夹板11与钻杆夹板12中间位置设有手拉葫芦15，手拉葫芦15还包括第一吊钩16和第二吊钩17，第一吊钩16与钻杆夹板12一侧的钢丝绳14连接，第二吊钩17通过拉力计18与钻杆套管夹板11一侧的钢丝绳14连接。加压前，需计算套管摩阻力大小。通过观察拉力计18，拉力大小不得超过摩阻力和手拉葫芦15极限拉力大小。

为检测止水效果，在进水口4一端还设有自动记录显示仪19，压力传感器21位于靠近固定杆7一侧的胶塞1上表面，自动记录显示仪19通过电缆20与压力传感器21连接。通过观察注水前后压力传感器21监测的压力变化情况来判断胶球式栓塞的止水效果。

具体实施过程：使用本实施例的海上压水试验装置时，采用胶球式栓塞。在钻杆3下段的部位，根据实际地层情况，安装若干个球体胶球塞2，胶球塞2两侧用圆柱形胶塞1与钻杆套管9塞紧。保证使用时，胶球式栓塞位于海底面6以下的位置。钻杆3也可以用进水管代替。随后在下端胶塞1下面的钻杆3上设置活动杆8，在上端胶塞1的上端设置固定杆7。接着根据实际地层情况设置钻杆套管夹板11和钻杆夹板12的位置，并通过钢丝绳14连接手拉葫芦15。安装夹板时，需保证使用时，钻杆套管夹板11位于海面10以上的位置。

最后通过进水口4向钻杆3注水。加压前，先计算摩阻力大小，然后观察拉力计18拉力大小，保证拉力大小不得超过摩阻力和手拉葫芦15极限拉力大小。接着拉动手拉葫芦15的铁链，对钻杆3反向施加向下的压力，钻杆3向压水段出水管23相对运动，活动杆8向固定杆7端移动，利用钻杆套管摩阻力提供的反力作为胶球式栓塞加压膨胀力，使胶球式栓塞挤压膨胀达到止水效果。

为了更好地检测止水效果，在设备就位准备压水前，将高精度压力传感器21放入钻杆套管9孔中胶球式栓塞上方，观测并记录钻杆套管9孔中压力情况并通过自动记录显示屏自动记录，作为背景压力值。然后注水观察止水效果。通过观测压力变化曲线情况可以判断压水前和不同压力阶段中钻杆套管9孔中水位变化情况，设置报警阈值，钻杆套管9孔中压力变化情况超过报警阈值会报警，显示止水失败。反之则证明止水成功。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。