一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，包括用于連接鉆桿的閥體及用于連接栓塞的閥芯，所述閥芯安裝在閥體內部，并在閥芯上套裝有彈簧，所述閥體內部位于閥芯中心還設置有螺桿，所述螺桿上端固定在閥體頂部，并在螺桿下端固定有堵頭，所述閥芯上端對稱設置有通水孔，所述閥體上對稱設置有旁通水孔。本實用新型所述的排水泄壓機構可以使水壓式栓塞適用于低下水位60米以下的鉆孔試段中，使得水壓式栓塞能更廣泛的應用到壓水試驗中。解決了使用其他形式栓塞的封隔不嚴、易出現孔內事故、重新配置設備、管路等問題，使用該泄壓機構連接雙塞，可實現連續壓水試驗，大大降低工作量。
【專利說明】
一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構
技術領域
[0001]本實用新型屬于水利水電工程勘察試驗儀器技術領域，具體是涉及一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構。
【背景技術】
[0002]國內水利水電工程領域測試和評價巖石透水性的方法，大都采用鉆孔壓水試驗，目前國內使用的止水栓塞有雙管循環式、單管頂壓式、水壓式和氣壓式4種類型。雙管循環式栓塞的優點是不存在管路壓力損失，缺點是需要下兩套管子，對小口徑金剛石鉆孔不適用，且操作費時，尤其是在鉆孔較深時表現較為突出。雙管循環式栓塞目前已很少采用。單管頂壓式栓塞的優點是操作簡單，缺點是栓塞長度較短，當孔壁巖石較破碎時止水效果較差。水壓式栓塞和氣壓式栓塞的共同特點是膠囊易與孔壁緊貼，即使在孔壁不太平直的情況下，也能實現面接觸，且栓塞較長、止水可靠性好，對不同孔徑、孔深的鉆孔均能適應，操作比較方便。
[0003]但是水壓式栓塞在地下水較深的鉆孔進行壓水試驗后，由于膨脹管路的水柱較高，而又沒有地下水位的抵消，栓塞很難卸壓恢復原狀。當地下水位達到一定的深度，根據統計一般為60m左右時，栓塞就難以復原，地下水位達到10m左右時，水壓式栓塞基本不能使用。
[0004]目前市場上銷售及采用的基本為雙回路栓塞，一管路由鉆桿供試驗用水，另一管路采用高壓軟管供膨脹用水(氣體)，兩套管路同時放入孔內，該形式不適用于小口徑深鉆孔，試驗完成后退出時，高壓軟管容易與鉆桿絞在一起無法取出，在深鉆孔中需要大量的高壓軟管做封隔器的回路，并且此栓塞形式同樣存在泄壓的問題。因此如何解決水壓式栓塞的排水泄壓問題，使水壓式栓塞得到廣泛應用。是目前水利水電工程勘察試驗技術領域亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供了一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構。通過該泄壓機構解決了水壓式栓塞的排水泄壓難題，使栓塞得到廣泛應用。
[0006]本實用新型是通過如下技術方案予以實現的。
[0007]—種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，包括用于連接鉆桿的閥體及用于連接栓塞的閥芯，所述閥芯安裝在閥體內部，并在閥芯上套裝有彈簧，所述閥體內部位于閥芯中心還設置有螺桿，所述螺桿上端固定在閥體頂部，并在螺桿下端固定有堵頭。
[0008]所述閥芯上端對稱設置有通水孔。
[0009]所述閥體上對稱設置有旁通水孔。
[0010]所述螺桿采用細螺桿。
[0011]所述閥芯活動距離與正常狀態下堵頭與閥芯接觸面距離相等。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]與現有技術相比，通過在水壓式栓塞中使用本實用新型所述的排水泄壓機構，可以使水壓式栓塞適用于低下水位60米以下的鉆孔試段中，使得水壓式栓塞能更廣泛的應用到壓水試驗中。解決了使用其他形式栓塞的封隔不嚴、易出現孔內事故、重新配置設備、管路等問題。使用該泄壓機構連接雙塞，可實現連續壓水試驗，大大降低工作量。
【附圖說明】
[0014]圖1本實用新型處于正常狀態時結構示意圖；
[0015]圖2本實用新型處于泄壓狀態時的結構示意圖。
[00? 6] 圖中:1-閥體，2_閥芯，3_彈黃，4_堵頭，5_芳通水孔，6_通水孔，7_鉆桿，8_檢塞，9_螺桿。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖進一步描述本實用新型的技術方案，但要求保護的范圍并不局限于所述。
[0018]如圖1、圖2所示，本實用新型所述的一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，包括用于連接鉆桿7的閥體I及用于連接栓塞8的閥芯2，所述閥芯2安裝在閥體I內部，并在閥芯2上套裝有彈簧3，所述閥體I內部位于閥芯2中心還設置有螺桿9，所述螺桿9上端固定在閥體I頂部，并在螺桿9下端固定有堵頭4。該泄壓機構在使用時，直接將閥體I連接于供水水路(圖中鉆桿7)，閥芯2連接于栓塞8。閥芯2與下部連接的栓塞8依靠彈簧3彈力懸掛，處于閥塊上限位，該處采用O型橡膠圈擠壓密封。堵頭4通過螺桿9固定，閥芯2活動距離與正常狀態下堵頭4與閥芯2接觸面距離相等。
[0019]所述閥芯2上端對稱設置有通水孔6。
[0020]所述閥體I上對稱設置有旁通水孔5。在實際制造中，旁通水孔5位于閥體I中部。[0021 ]所述螺桿9采用細螺桿。
[0022]本實用新型的工作過程為:在工作期間由彈簧3彈力及上下提動鉆桿7的外力作用，使鉆桿7與環空通道、栓塞8通道打開或關閉，達到排壓泄水目的；在封閉膠囊壓力的情況下，平衡鉆柱內水柱與鉆孔環空水壓力，可靠的減小膠囊內外壓力差，達到泄壓效果。
[0023]如圖1所示，在正常狀態下，水路通過本實用新型所述的泄壓機構內部空間進入水壓式栓塞，進行壓水試驗。試驗結束后，提動鉆桿，帶動閥體I上移，彈簧3壓縮，通水孔6與旁通水孔5連通，堵頭4封閉栓塞8與鉆桿7水路通道，鉆桿7內水流入鉆孔環空內，壓力平衡。下移鉆桿7，閥體I下移，鉆桿7與膠囊水路連通，膠囊內水靠彈力泄壓，膠囊收縮，脫離孔壁。
[0024]下面通過理論計算與現場試驗，對本實用新型解決水壓式栓塞排水泄壓問題進一步詳細說明。
[0025]如試驗鉆孔地下水位低(多60米，如地下水位高則可直接水壓式栓塞進行試驗)時，則將本實用新型所述的泄壓機構連接于液壓栓塞與鉆桿之間，此時該泄壓機構處于如圖1所示的正常狀態，將整套設備下入孔內試驗段需要封隔位置處。水栗供水，水經鉆桿、泄壓機構、栓塞進入膠囊內，待膠囊充水到達設定壓力(栓塞充水壓力大于最大試段壓力0.2?0.3MPa)時，鉆桿下移，此時栓塞轉換開關下移，封閉膠囊壓力水，水直接進入試驗段內，泄壓機構閥塊仍處于正常狀態，此時膠囊封隔試段，水栗與試驗段管路連通，可進行壓水試驗。
[0026]試驗結束后，打開水栗回水閥，鉆孔試段內泄壓，試段壓力水泄壓完成后，緩慢提動鉆桿，直至鉆桿無法上移(提升力比鉆桿等重力稍大)。提動鉆桿過程中，栓塞轉換開關上移，鉆桿至鉆孔試段水路關閉，膠囊與鉆桿通道打開，但由于鉆桿內與鉆孔環空水柱壓力差大及提動鉆桿時間短暫，膠囊無法完全排水卸壓，栓塞膠囊由于膨脹變形，仍緊貼于鉆孔內壁，無法上下活動，泄壓機構閥塊行程受阻，進而壓縮彈簧3，閥塊相對下移，如圖2所示，直至閥塊處于下限位，此時鉆桿與鉆孔環空通道打開，同時膠囊與鉆桿通道由于堵頭堵死處于關閉狀態，鉆桿內水柱流入鉆孔環空內，壓力平衡，此時稍微下移鉆桿，彈簧3恢復，堵頭4移開，膠囊與鉆桿通道重新打開，此時膠囊內外幾乎無壓力差，膠囊由于自身彈力恢復，排出膠囊內壓力水，脫離孔壁，完成排水卸壓。現場操作時，可以反復操作，直至栓塞脫離孔壁。
【主權項】
1.一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，其特征在于:包括用于連接鉆桿(7)的閥體(I)及用于連接栓塞(8)的閥芯(2)，所述閥芯(2)安裝在閥體(I)內部，并在閥芯(2)上套裝有彈簧(3)，所述閥體(I)內部位于閥芯(2)中心還設置有螺桿(9)，所述螺桿(9)上端固定在閥體(I)頂部，并在螺桿(9)下端固定有堵頭(4)。2.根據權利要求1所述的一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，其特征在于:所述閥芯(2)上端對稱設置有通水孔(6)。3.根據權利要求1所述的一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，其特征在于:所述閥體(I)上對稱設置有旁通水孔(5)。4.根據權利要求1所述的一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，其特征在于:所述螺桿(9)采用細螺桿。5.根據權利要求1所述的一種鉆孔壓水試驗水壓式栓塞排水泄壓機構，其特征在于:所述閥芯(2)活動距離與正常狀態下堵頭(4)與閥芯(2)接觸面距離相等。
【文檔編號】E21B47/00GK205605879SQ201620446441
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】裴熊偉
【申請人】中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司