一种基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置的制作方法

本发明涉及勘探，尤其是一种基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置。

背景技术：

1、常用的试段隔离方法有单栓塞和双栓塞隔离，单栓塞隔离主要用于随着钻孔的加深逐段钻进，逐段压水试验的试段。在有些场合，比如：岩体完整、孔壁稳定的孔段，需要根据钻孔的实际情况针对钻孔的某一段继续压水试验时，通常会采用双栓塞进行压水试验。

2、中国实用新型专利(cn21619780u)公开了一种滑杆提拉机械式膨胀塞，它包含钻杆丝扣、空心滑杆、膨胀胶管和封堵塞；钻杆丝扣贯通连接固定在空心滑杆的上端，空心滑杆的下端密封连接有封堵塞；膨胀胶管套设在空心滑杆上；空心滑杆的管壁上开设有注水眼；密封套的数量为两个，均套设在空心滑杆上，且分别固定在膨胀胶管的上下两端；压缩弹簧套设在空心滑杆上，且位于钻杆丝扣与上端的密封套之间。无需另备管子与专用水泵或者压缩空压机连接，减少生产成本，并且简化工艺流程，施工更快捷，更方便。该膨胀塞在使用中，在钻杆驱动钻杆丝扣及空心滑杆向下运动中，下压钻杆使压缩弹簧下压收缩并将空心滑杆相对于膨胀胶管向下滑动。由于压缩弹簧被压缩时，具有弹性力，该压缩弹簧对膨胀胶管具有向下的作用力，使得膨胀胶管具有向下运动的趋势，致使膨胀胶管在钻孔中存在下滑而影响实际压水试验的测量，这对膨胀胶管在膨胀时与钻孔间的摩擦力需要克服压缩弹簧对其的下压力。

3、中国实用新型专利(cn202039837u)公开了一种绳索取芯钻进不起钻钻孔压水试验装置，具有钻孔测试段，其顶部通过孔口夹持器固定中空钻杆，该钻杆上端同轴连接中空的立轴，该立轴轴套与之配合且连接有钻机的立轴卡盘，钻杆下端连有钻头，所述钻头处采用变径接头悬吊封隔装置，该封隔装置的内部依次通过钻杆、立轴和高压胶管与位于钻孔外的水泵相连。本实用新型主要适用于孔径75mm绳索取芯钻孔的岩体透水率检查试验。该压水试验装置在密封装置上加工防止耐压胶管滑落的限位装置，该限位装置包括沿下接头径向开设的限位通孔，该孔内由中心向外围依次放置钢球(直径5mm)、弹簧(长8mm)和与该通孔螺纹连接的螺钉，并在导向杆外壁对应于钢球的位置制有与之相配合的凹槽，本例中该凹槽距离导向杆下端口6cm；实际使用中可通过螺钉调整限位装置的压力，也可通过螺钉的拆装更换钢球或弹簧。在密封装置上开设限位通孔、加以配合螺钉或弹簧及钢球，增加了加工难度，提高了装置的制作成本。

4、如上述的现有技术的压水试验装置，均是单栓塞压水试验，是随着钻孔的加深逐段钻进，逐段压水试验的方式，不能应对需要双栓塞压水试验工况的需要。

技术实现思路

1、本发明的目的旨在提供一种基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，通过两个膨胀止水栓塞间隔设置，其间与钻孔的孔壁形成压水测试段，保障对测试段上下两端的密封，可以使试验工作和钻探工作部分或全部分离，因而提高工效，同时可以根据孔内实际合理地确定栓塞放置的位置和试段长度，试验成果与地质条件之间的相关性较好。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，包括定位套件、连接部、空心杆和膨胀止水栓塞，连接部连接定位套件和空心杆，膨胀止水栓塞间隔活动套设在空心杆上、其间通过连接套管相连接形成压水测试段，在与膨胀止水栓塞对应的空心杆侧壁设有注水孔，空心杆可相对双膨胀止水栓塞轴向运动，其中一膨胀止水栓塞设有封闭错位的注水孔的封水套管。

3、本发明采用上述技术方案，定位套件、连接部和空心杆由上至下顺次连接，用于试验的水流过连接部进入到空心杆的内腔，并从注水孔流出。在压水试验前，注水孔位于双膨胀止水栓塞内部，水流从注水孔进入间隔设置的膨胀止水栓塞中，给两个膨胀止水栓塞注水使其膨胀，膨胀止水栓塞与钻孔孔壁贴紧密封，后空心杆跟随定位套件、连接部运动，使空心杆相对于膨胀止水栓塞轴向运动，注水孔露出两个膨胀止水栓塞之间的压水测试段位置，注水孔对该部位进行注水压水试验。其中，位于下部的膨胀止水栓塞设有封水套管，将露出该下部膨胀止水栓塞外部的注水孔封闭，确保试验的水只能通过上部的注水孔进入到栓塞封闭的测试段。膨胀止水栓塞之间的连接套管的长度与压水测试段的长度相匹配，用于保证双膨胀止水栓塞之间的距离。通过双膨胀止水栓塞对测试段的上下两端进行密封，使得本发明能够灵活地在钻孔中的任意部位进行压水试验。

4、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，连接套管套设在空心杆上、其两端连接膨胀止水栓塞，连接套管的侧壁设有通水孔。连接套管连接间隔设置的双膨胀止水栓塞，可起到定位作用；当空心杆运动时带动注水孔露出膨胀止水栓塞时，注水孔位于连接套管内，注水孔流出的水流从连接套管侧壁的通水孔流入测试段中，完成压水试验。

5、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，空心杆的顶端设有接头、接头与连接部连接，空心杆底端设有限位装置。限位装置用于在下放进钻孔中时防止膨胀止水栓塞从空心杆底端跑出，在回收时将膨胀止水栓塞带出。

6、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，限位装置包括锁紧螺母和垫片，锁紧螺母和垫片设于空心杆的底端。其中锁紧螺母与空心杆之间为可拆装连接，方便在对双膨胀止水栓塞的维护与更换。

7、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，空心杆底端设有密封堵头。空心杆底端通过密封堵头密封，使用于试验的水只能从注水孔流出。

8、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，膨胀止水栓塞内部设有注水膨胀腔。空心杆流出的水流不断进入到注水膨胀腔中，使得膨胀止水栓塞内部充水膨胀，实现密封测试段的作用。

9、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，膨胀止水栓塞包括耐压膨胀胶管、扣压插芯和扣压套筒，耐压膨胀胶管的两端通过扣压套筒与扣压插芯扣压密封连接，膨胀止水栓塞套设在空心杆上。扣压插芯与扣压套筒配合，将耐压膨胀胶管的两端紧套在空心杆上，在耐压膨胀胶管注水膨胀时，耐压膨胀胶管的两端与空心杆保持连接紧密，空心杆内腔中的水从注水孔流入到耐压膨胀胶管使其膨胀，耐压膨胀胶管的外表面在膨胀时贴紧钻孔孔壁，实现密封所钻孔的压水测试段的上部和下部，实现对压水测试段的密封。

10、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，上部的膨胀止水栓塞的上端设有栓塞端盖，栓塞端盖与扣压插芯连接，栓塞端盖与扣压插芯之间设有密封件。栓塞端盖用于安装密封件和调整密封效果，密封件设在栓塞端盖与扣压插芯之间，用于密封膨胀栓塞与空心杆配合部位。

11、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，连接套管的两端设有连接座，连接座与膨胀止水栓塞的扣压插芯连接、其间通过密封件密封。连接套管的两端通过连接座与膨胀止水栓塞相连接，其间通过密封件实现密封。

12、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，封水套管的两端各设有上连接件和下连接件，上连接件与膨胀止水栓塞的扣压插芯连接、其间通过密封件密封配合，下连接部连接有密封套，下连接件与密封套之间通过密封件密封配合。封水套管的顶端通过上连接件与膨胀止水栓塞相连接，下端通过下连接件连接有密封套，并通过密封件实现与空心杆之间的密封。

13、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，连接部包括中心管和内管，中心管与定位套件连接，内管的顶端与中心管连接、下端与空心杆连接。中心管与内管连通，引导试验的压力水从轴向进入内管中，进而进入到空心杆内部。

14、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，定位套件包括捞矛机构和弹卡机构，捞矛机构与弹卡机构连接，弹卡机构与中心管相连。捞矛机构用于吊装膨胀止水栓塞套件，在取出岩心后通过打捞器连接捞矛机构将本膨胀止水栓塞套件吊装于外管总成中；弹卡机构用于安装定位本膨胀止水栓塞套件，在使用时弹卡机构定位在外管总成中，起到安装定位作用。

15、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，弹卡机构包括弹卡架、弹卡钳和嵌簧，弹卡钳设置在弹卡架上，嵌簧使弹卡钳的两翼朝径向展开，弹卡架底端与中心管连接，弹卡架底端设有注水通道，该注水通道与中心管连通。弹卡钳通过嵌簧其两翼端朝径向展开，抵接在外管总成弹卡挡头底端，定位本膨胀止水栓塞套件安装到位，弹卡架设有注水通道，试验用的压力水从注水通道轴向流入中心管中。

16、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，还包括外管总成，定位套件、连接部、空心杆和膨胀止水栓塞装配于外管总成中，膨胀止水栓塞延伸出外管总成底端，外管总成与中心管之间设有密封胶圈。

17、本发明的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，弹卡机构用于安装定位基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，外管总成与中心管之间设置密封胶圈，可保障中心管与外管总成间的密封，从外管总成中进入的试验用的水通过弹卡架上的注水通道时，由于密封胶圈密封，水流不会进入到外管与内管之间，均通过注水通道进入中心管，再通过内管流入空心杆内，向膨胀止水栓塞注水膨胀封水及注水孔露出在测试段时对测试段注水进行压水试验。

18、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，外管总成包括弹卡挡头、弹卡室和外管，弹卡挡头、弹卡室和外管从上至下依次连接，弹卡机构定位在弹卡室中，弹卡钳的两翼端展开时与弹卡挡头底端抵接，外管内侧设有座环，座环与中心管之间设置密封胶圈，外管底部设有扩孔器与钻头。外管用于连接钻杆，钻杆驱动外管回转，通过钻头和扩孔器开出钻孔，钻进至预定位置后上提钻杆，弹卡钳抵在弹卡挡头底端定位装配于外管总成中，可进行压水试验。

19、上述的基于绳索取心钻具压水试验膨胀止水双栓塞装置，扩孔器内侧设有扶正环，该扶正环使内管与外管同轴。在压水试验中，扶正环保障内管与外管同轴心。

20、本发明取得的有益效果是：通过双栓塞套件的设置，可针对性的对钻孔的测试段进行上下端部密封，减少对测试段的干扰和影响；有效保障压水试验效果。本发明采用单根空心杆进行注水膨胀密封与注水压水试验，采用一套压力系统即可完成试验，降低了试验成本。本发明能够在钻孔中的任意位置进行压水试验，可在钻好孔后，在所需试验位置进行试验。