一种钻孔高压压气试验装置及测试方法与流程

本发明涉及岩体气密性检测，特别是涉及一种钻孔高压压气试验装置及测试方法。

背景技术：

1、储能技术具有对功率和能量的时间迁移能力，应用于电力系统，将打破电能生产、输送与消费必须同步完成的传统模式，对我国智能电网建设和未来能源转型有着重要的战略意义。压缩空气储能技术日益发展，地下储气密封硐库是在地下一定的深度内，选择岩体强度、质量较好的部位作为高压储气硐库，也是压缩空气储能技术的关键部分，能否建库关系着项目的成败。因此，在项目前期勘察中需要进行地下密封硐库岩体的气密性试验，对于获取硐室围岩裂隙、气密性特征参数、分析建库的可行性至关重要。

2、目前，气密性试验只存在于煤炭、石油、天然气行业，且都是在容器、管道内进行测试。而压缩空气储能电站技术勘察领域是新兴领域，岩体的气密性特征数据是压缩空气储能电站地下储气库设计所需的直接数据，目前国内还没有一套针对压缩空气储能电站地下储气硐库岩体密封的气密性试验的装置和方法，故提出一种钻孔高压压气试验装置及测试方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种钻孔高压压气试验装置及测试方法，以解决上述现有技术存在的问题，获取硐室岩体气密性特征参数，为压缩空气储能电站地下密封硐库设计提供直接数据，为硐室设计方案布置优化提供基础资料。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种钻孔高压压气试验装置，包括：

3、气源；

4、栓塞压力控制系统，所述栓塞压力控制系统包括第一控制单元，所述第一控制单元安装在栓塞压力管上，所述栓塞压力管与所述气源连通，所述栓塞压力管上安装有第一检测单元，所述栓塞压力管远离所述气源一端连通有膨胀器，所述膨胀器放入钻孔中；

5、试验压气控制系统，所述试验压气控制系统包括第二控制单元，所述第二控制单元安装在试验压力管上，所述试验压力管与所述气源连通，所述试验压力管上安装有第二检测单元，所述试验压力管远离所述气源一端与所述膨胀器固定连接，所述试验压力管上安装有试验管，所述试验管位于所述钻孔中，所述试验管上开设有若干通孔，所述试验压力管远离所述气源的末端安装有止气阀。

6、优选的，所述膨胀器包括上气塞和下气塞，所述上气塞与所述栓塞压力管连通且固定连接，所述上气塞与所述下气塞之间通过高压连接胶管连通，所述高压连接胶管两端分别与所述上气塞和所述下气塞固定连接，所述上气塞和所述下气塞均与所述试验压力管固定连接，所述试验管位于所述上气塞和所述下气塞之间。

7、优选的，所述第一控制单元包括栓塞压力调节器和栓塞排气阀，所述栓塞压力调节器和所述栓塞排气阀均安装在所述栓塞压力管上。

8、优选的，所述第二控制单元包括试验压力调节器和试验排气阀，所述试验压力调节器和所述试验排气阀均安装在所述试验压力管上。

9、优选的，所述第一检测单元包括栓塞气压表，所述栓塞气压表安装在所述栓塞压力管上。

10、优选的，所述第二检测单元包括试验气压表、气体流量计、压力传感器和数据采集仪，所述试验气压表、所述气体流量计和所述压力传感器均安装在所述试验压力管上，所述压力传感器电性连接有数据采集仪。

11、优选的，所述栓塞压力管、所述试验压力管、所述上气塞和所述下气塞均为橡胶材质，所述栓塞压力管和所述试验压力管均通过管绞车放出或者收拢。

12、优选的，所述栓塞压力管、所述试验压力管、所述上气塞和所述下气塞通过钢丝绳绞车放入所述钻孔中。

13、优选的，所述气源为高压气泵，所述栓塞压力管和所述试验压力管均与所述高压气泵连通。

14、一种钻孔高压压气试验装置的测试方法，包括如下步骤：

15、步骤一、施工前期准备：根据钻孔高压压气任务书要求，准备试验所用的仪器设备，并整平处理施工场地；

16、步骤二、连接仪器设备：将栓塞压力管和试验压力管分别与气源连通，将第一控制单元和第一检测单元分别安装在栓塞压力管上，将第二控制单元和第二检测单元分别安装在试验压力管上，在试验压力管的末端安装止气阀；

17、步骤三、将连接有膨胀器的栓塞压力管和试验压力管放入钻孔内预定的试验深度；

18、步骤四、预压气检查：打开气源，向栓塞压力管内通入高压气体，高压气流通过栓塞压力管进入到膨胀器内，通过第一检测单元检测栓塞压力管内的气压是否达到预定压力，膨胀器内充气后会膨胀，并与钻孔的孔壁紧密贴合，在膨胀器的作用下，栓塞压力管、试验压力管和试验管不会在钻孔内上下移动，通过第一控制单元关闭栓塞压力管，使栓塞压力系统处于恒压状态；然后向试验压力管内通入高压气体，高压气流通过试验压力管进入到试验管内，通过第二检测单元检查试验压力管内的气压，使试验压气控制系统内压力达到设计要求，仪器设备正常运转，最后通过第二控制单元排出试验压力管内的气体，直至达到标准大气压；

19、步骤五、开始压气试验：按试验任务书要求，向试验压力管内通入高压气体，通过第二控制单元和第二检测单元来控制试验压力管内的压力，逐级加压，使每级压力达到任务书要求，并记录数据，达到设计最高压力后，再逐级卸压，同时记录每级压力数据；

20、步骤六、数据预检查：一段试验完成后，对记录的压力和时间数据进行预检查，确保无明显异常数据；

21、步骤七、卸压：一段试验完成并数据预检查后，对整个试验系统卸压，应先对试验压气控制系统卸压至标准大气压，再对栓塞压力控制系统卸压至标准大气压；

22、步骤八、其他试验段压气试验：一段试验完成并卸压后，再进行其它试验段压气试验，其它试验段压气试验步骤按步骤三～步骤七操作；

23、步骤九、数据成果提交：待一个钻孔全部试验段完成试验后，提交高压压气试验成果数据，该钻孔高压压气试验结束。

24、本发明公开了以下技术效果：本发明中，通过栓塞压力控制系统先对膨胀器充气，使栓塞压力管、试验压力管和试验管在钻孔内固定，同时膨胀器将钻孔密封住，再通过第一控制单元关闭栓塞压力管，使栓塞压力管和膨胀器内的气压恒定，第一检测单元可以检测栓塞压力管内高压气体数据，再通过气源向试验压力管内通入高压气体，高压气体通过试验管进入到钻孔内，对钻孔进行高压压气试验，通过第二检测单元可以得到试验过程数据。本装置结构简单，制造成本低，经济且安全，可快速有效精确地获取岩体气密性特征参数，满足使用要求。

技术特征：

1.一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述膨胀器包括上气塞（15）和下气塞（17），所述上气塞（15）与所述栓塞压力管（13）连通且固定连接，所述上气塞（15）与所述下气塞（17）之间通过高压连接胶管（18）连通，所述高压连接胶管（18）两端分别与所述上气塞（15）和所述下气塞（17）固定连接，所述上气塞（15）和所述下气塞（17）均与所述试验压力管（5）固定连接，所述试验管（16）位于所述上气塞（15）和所述下气塞（17）之间。

3.根据权利要求1所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述第一控制单元包括栓塞压力调节器（20）和栓塞排气阀（21），所述栓塞压力调节器（20）和所述栓塞排气阀（21）均安装在所述栓塞压力管（13）上。

4.根据权利要求1所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述第二控制单元包括试验压力调节器（6）和试验排气阀（7），所述试验压力调节器（6）和所述试验排气阀（7）均安装在所述试验压力管（5）上。

5.根据权利要求1所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述第一检测单元包括栓塞气压表（4），所述栓塞气压表（4）安装在所述栓塞压力管（13）上。

6.根据权利要求1所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述第二检测单元包括试验气压表（8）、气体流量计（9）、压力传感器（10）和数据采集仪（11），所述试验气压表（8）、所述气体流量计（9）和所述压力传感器（10）均安装在所述试验压力管（5）上，所述压力传感器（10）电性连接有数据采集仪（11）。

7.根据权利要求2所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述栓塞压力管（13）、所述试验压力管（5）、所述上气塞（15）和所述下气塞（17）均为橡胶材质，所述栓塞压力管（13）和所述试验压力管（5）均通过管绞车（12）放出或者收拢。

8.根据权利要求2所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述栓塞压力管（13）、所述试验压力管（5）、所述上气塞（15）和所述下气塞（17）通过钢丝绳绞车（14）放入所述钻孔中。

9.根据权利要求1所述的一种钻孔高压压气试验装置，其特征在于：所述气源（1）为高压气泵，所述栓塞压力管（13）和所述试验压力管（5）均与所述高压气泵连通。

10.一种权利要求1所述的钻孔高压压气试验装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开一种钻孔高压压气试验装置，包括气源；栓塞压力控制系统包括第一控制单元，第一控制单元安装在栓塞压力管上，栓塞压力管与气源连通，栓塞压力管上安装有第一检测单元，栓塞压力管远离气源一端连通有膨胀器，膨胀器放入钻孔中；试验压气控制系统包括第二控制单元，第二控制单元安装在试验压力管上，试验压力管与气源连通，试验压力管上安装有第二检测单元，试验压力管远离气源一端与膨胀器固定连接，试验压力管上安装有试验管，试验管位于钻孔中，试验压力管远离气源的末端安装有止气阀。本装置结构简单，制造成本低，经济且安全，可快速有效精确地获取岩体气密性特征参数，满足使用要求。

技术研发人员：梁海,曹钧恒,焦健,赵悦,赵志祥
受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12