專利名稱：鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆孔封隔設(shè)備。
背景技術(shù)：
在地質(zhì)鉆探中，經(jīng)常需要在鉆孔前端部位進(jìn)行封隔探測(cè)，以便實(shí)時(shí)、保真地獲得原狀地 層流體數(shù)據(jù)。例如在煤礦巷道近水平鉆孔內(nèi)超前探測(cè)煤層氣原狀參數(shù)；在勘探鉆孔內(nèi)封隔
探測(cè)指定層段的地層流體壓力、溫度以及可能的物化性能等。這類技術(shù)工作在地下能(資)
源勘探開(kāi)發(fā)中有著重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可靠性好、使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的鉆桿單路泵注式 孔內(nèi)座封/解封器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，其特征 在于它包括鉆桿接頭、球形閥門、活塞缸、彈卡器、活塞、壓縮彈簧、橡膠囊、花管、短接 頭；鉆桿接頭內(nèi)設(shè)有泥漿通孔，鉆桿接頭的左部為與鉆桿連接的連接頭，鉆桿接頭的右部與 花管的左端部螺紋連接，花管的右端部與短接頭螺紋連接；花管內(nèi)設(shè)有高壓水腔，花管外壁 上設(shè)有橡膠囊凹槽，橡膠囊凹槽處的花管上設(shè)有花管水口，花管水口與高壓水腔相通，花管 的橡膠囊凹槽上套有橡膠囊；
鉆桿接頭的右端部設(shè)有活塞缸螺紋連接孔，活塞缸螺紋連接孔與鉆桿接頭內(nèi)的泥漿通孔 相通；活塞缸的左端部旋入活塞缸螺紋連接孔內(nèi)與鉆桿接頭螺紋連接，活塞缸內(nèi)設(shè)有活塞滑 移通道，活塞缸內(nèi)的活塞滑移通道的右端為封閉端，活塞缸內(nèi)的活塞滑移通道的左端為開(kāi)口 閉端，活塞滑移通道與鉆桿接頭內(nèi)的泥漿通孔相通；活塞缸上設(shè)有活塞缸水口，活塞缸水口 分別與活塞滑移通道、高壓水腔相連通；活塞缸上設(shè)有彈卡器通孔，彈卡器通孔與活塞滑移 通道相通，彈卡器的銷子位于彈卡器通孔內(nèi)；活塞位于活塞滑移通道內(nèi)，活塞的右端與活塞 缸之間設(shè)有壓縮彈簧，活塞的左端部與球形閥門螺紋連接；活塞外壁設(shè)有定位槽，定位槽的 形狀與彈卡器的銷子的形狀相對(duì)應(yīng)，定位槽位于彈卡器的左側(cè)；球形閥門的球形面朝向鉆桿
接頭內(nèi)的泥漿通孔，球形閥門的球形面與鉆桿接頭內(nèi)的泥漿通孔口密封接觸(在壓縮彈簧的 彈力作用下)。
本發(fā)明的有益效果是
1、 采用上述結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。在座封期間不需維持泵壓，大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng) 鉆孔封隔設(shè)備的復(fù)雜性。
2、 使用方便直接利用鉆桿，通過(guò)地面泥漿泵先后2次泵注壓力槳液，分別實(shí)現(xiàn)鉆孔 內(nèi)的座封和解封，單向泵注的2級(jí)壓力的控制操作十分便利。
3、 座封和解封可靠座封或解封各自只需開(kāi)泵運(yùn)行很短時(shí)間， 一旦達(dá)到座封或解封狀態(tài)，即可停泵，系統(tǒng)自行保持所需狀態(tài)，省卻了為維持狀態(tài)壓力的長(zhǎng)時(shí)間的泵運(yùn)行累贅，狀 態(tài)保持可靠。
4、配套設(shè)施只需直接利用鉆探(井)現(xiàn)成的單路鉆桿和泥漿泵。 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用于煤田鉆探鉆孔內(nèi)封隔探測(cè)煤層氣原狀參數(shù)，也可應(yīng)用于其它鉆孔內(nèi)封 隔探測(cè)指定層段的地層流體壓力、溫度以及可能的物化性能等場(chǎng)合(固體礦床和油/氣/水/ 熱等地下資源的鉆探)。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的總體工作原理圖3是座封過(guò)程原理示意圖4是座封結(jié)果示意圖5是解封過(guò)程原理示意圖6是彈卡器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中l(wèi)-鉆桿接頭，2-第一密封圈，3-球形閥門，4-活塞缸，5-彈卡器，6-第二密封 圈，7-活塞，8-壓縮彈簧，9-花管水口， 10-橡膠囊，11-花管，12-高壓水腔，13-第三密封 圈，14-短接頭，15-活塞缸螺紋連接孔，16-活塞滑移通道，17-活塞缸水口， 18-彈卡通孔， 19-壓縮彈簧腔，20-定位槽，21-泥漿泵，22-泥漿輸送管，23-壓力表，24-回水閥，25-回 水管，26-漿液，27-鉆桿，28-鉆孔，29-鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，30-探測(cè)儀，31-孔壁，32-定位彈簧，33-端蓋，34-銷子。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，它包括鉆桿接頭l、球形閥門3、活塞 缸4、彈卡器5、活塞7、壓縮彈簧8、橡膠囊IO、花管ll、短接頭14;鉆桿接頭l內(nèi)設(shè)有 泥漿通孔，鉆桿接頭1的左部為與鉆桿連接的連接頭，鉆桿接頭1的右部與花管11的左端 部螺紋連接，花管11的右端部與短接頭14螺紋連接(短接頭14與探測(cè)儀30連接)；花管 11內(nèi)設(shè)有高壓水腔12，花管ll外壁上設(shè)有橡膠囊凹槽，橡膠囊凹槽處的花管上設(shè)有花管水 口 9，花管水口 9與高壓水腔12相通，花管11的橡膠囊凹槽上套有橡膠囊10 (所有的花管 水口 9都被橡膠囊10蓋住)；
鉆桿接頭1的右端部設(shè)有活塞缸螺紋連接孔15,活塞缸螺紋連接孔15與鉆桿接頭1內(nèi) 的泥漿通孔相通；活塞缸4的左端部旋入活塞缸螺紋連接孔15內(nèi)與鉆桿接頭1螺紋連接， 活塞缸4內(nèi)設(shè)有活塞滑移通道16，活塞缸4內(nèi)的活塞滑移通道16的右端為封閉端，活塞缸 4內(nèi)的活塞滑移通道16的左端為開(kāi)口閉端，活塞滑移通道16與鉆桿接頭1內(nèi)的泥漿通孔相 通；活塞缸4上設(shè)有活塞缸水口 17，活塞缸水口 17分別與活塞滑移通道16、高壓水腔12 相連通；活塞缸4上設(shè)有彈卡器通孔18，彈卡器通孔18與活塞滑移通道16相通，彈卡器5 的銷子34位于彈卡器通孔18內(nèi)；活塞7位于活塞滑移通道16內(nèi)，活塞7的右端與活塞缸4 之間設(shè)有壓縮彈簧8 (壓縮彈簧8位于活塞滑移通道16內(nèi)，活塞7的右端部設(shè)有壓縮彈簧腔 19，壓縮彈簧的左端部位于壓縮彈簧腔19內(nèi))，活塞7的左端部與球形閥門3螺紋連接；塞7外壁設(shè)有定位槽20，定位槽20的形狀與彈卡器5的銷子34的形狀相對(duì)應(yīng)，定位槽20 位于彈卡器5的左側(cè)；在壓縮彈簧8的彈力作用下，球形閥門3的球形面封閉鉆桿接頭1內(nèi) 的泥漿通孔(球形閥門3位于活塞缸螺紋連接孔15、活塞滑移通道16內(nèi)，球形閥門3的球 形面朝向鉆桿接頭1內(nèi)的泥漿通孔，球形閥門3的球形面與鉆桿接頭1內(nèi)的泥漿通孔口密封 接觸)。
所述的鉆桿接頭1的右部與花管11的左端部之間設(shè)有第一密封圈2。 所述的花管11的右端部與短接頭14之間設(shè)有第三密封圈13。
所述的活塞7與活塞缸4之間設(shè)有第二密封圈(為Y形)6，第二密封圈6位于活塞缸 水口 17的右側(cè)。
如圖6所示，彈卡器5由定位彈簧32、端蓋33、銷子34組成，彈卡器通孔18處的活 塞缸上設(shè)有端蓋螺紋連接柱(內(nèi)為彈卡器通孔)，端蓋33與活塞缸上的端蓋螺紋連接柱螺紋 連接，銷子34位于彈卡器通孔18內(nèi)，銷子34與端蓋33之間設(shè)有定位彈簧32。
工作原理
如圖2所示，用泥漿泵21通過(guò)泥漿輸送管22、鉆桿27內(nèi)的泥漿通孔先后向鉆孔28內(nèi) 鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器29泵注2次不同壓力的漿液(泥漿輸送管22上設(shè)有壓力 表23)，分別實(shí)現(xiàn)鉆孔內(nèi)座封和解封。泵注壓力的調(diào)定是通過(guò)調(diào)整水泵回水閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。泥 漿輸送管22上設(shè)有回水管25，回水管25上設(shè)有回水閥24。
1. 座封如圖3所示，先將回水閥大開(kāi)啟，再開(kāi)泥漿泵21，這時(shí)漿液26開(kāi)始抵達(dá)球形 閥門3，接著逐漸關(guān)小回水閥使?jié){液的壓力憋高，當(dāng)壓力值超過(guò)壓縮彈簧8的反力時(shí)，球形 閥門開(kāi)啟，漿液通過(guò)活塞缸和活塞之間的前環(huán)隙以及活塞缸水口 17進(jìn)入花管11的高壓水腔 12內(nèi)，并壓迫橡膠囊向外擴(kuò)張實(shí)現(xiàn)座封孔壁31。此時(shí)的壓力值控制在即能打開(kāi)球型閥門又 不擴(kuò)大(座封壓力范圍內(nèi))，使活塞上的定位槽20的右行止點(diǎn)到達(dá)不了彈卡器5 (或稱彈卡 銷)的位置。繼而，維持壓力十幾秒后停泵、泄壓，這時(shí)球形閥門在壓縮彈簧的彈簧力的作 用下迅速回位關(guān)閉，而花管11的高壓水腔12和橡膠囊中的漿液無(wú)法倒流，使座封壓力仍維 持穩(wěn)定不變，從而實(shí)現(xiàn)其后階段不再需要用泵就可以長(zhǎng)期可靠的"記憶"座封(如圖4所示)。
2. 解封如圖5所示，需要解封時(shí)，再次開(kāi)泥漿泵21，并逐漸關(guān)小回水閥，使壓力升 高超過(guò)座封壓力值而達(dá)到解封壓力值,此時(shí)活塞被推動(dòng)右行，直至活塞上的定位槽20到達(dá)彈 卡器5的位置，彈卡器5的銷子34嵌入定位槽20內(nèi)，鎖定活塞7。此后，球形閥門將始終 保持開(kāi)啟狀態(tài)。繼而停泵，橡膠囊和花管11的高壓水腔12內(nèi)的壓力漿液通過(guò)開(kāi)啟的閥門倒 流回鉆桿，橡膠囊因內(nèi)壓卸除而收縮，完成解封。
完成一次座封/解封后，需將鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器進(jìn)行回位方可再次使用。 具體方法是將鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器中的活塞缸4取出，打開(kāi)彈卡器上的端蓋， 取出定位彈簧，頂住前端活塞，將銷子取出；然后將銷子、彈簧、端蓋依次安裝，組配好鉆 桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，便可再次使用。
權(quán)利要求
1.鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，其特征在于它包括鉆桿接頭(1)、球形閥門(3)、活塞缸(4)、彈卡器(5)、活塞(7)、壓縮彈簧(8)、橡膠囊(10)、花管(11)、短接頭(14)；鉆桿接頭(1)內(nèi)設(shè)有泥漿通孔，鉆桿接頭(1)的左部為與鉆桿連接的連接頭，鉆桿接頭(1)的右部與花管(11)的左端部螺紋連接，花管(11)的右端部與短接頭(14)螺紋連接；花管(11)內(nèi)設(shè)有高壓水腔(12)，花管(11)外壁上設(shè)有橡膠囊凹槽，橡膠囊凹槽處的花管上設(shè)有花管水口(9)，花管水口(9)與高壓水腔(12)相通，花管(11)的橡膠囊凹槽上套有橡膠囊(10)；鉆桿接頭(1)的右端部設(shè)有活塞缸螺紋連接孔(15)，活塞缸螺紋連接孔(15)與鉆桿接頭(1)內(nèi)的泥漿通孔相通；活塞缸(4)的左端部旋入活塞缸螺紋連接孔(15)內(nèi)與鉆桿接頭(1)螺紋連接，活塞缸(4)內(nèi)設(shè)有活塞滑移通道(16)，活塞缸(4)內(nèi)的活塞滑移通道(16)的右端為封閉端，活塞缸(4)內(nèi)的活塞滑移通道(16)的左端為開(kāi)口閉端，活塞滑移通道(16)與鉆桿接頭(1)內(nèi)的泥漿通孔相通；活塞缸(4)上設(shè)有活塞缸水口(17)，活塞缸水口(17)分別與活塞滑移通道(16)、高壓水腔(12)相連通；活塞缸(4)上設(shè)有彈卡器通孔(18)，彈卡器通孔(18)與活塞滑移通道(16)相通，彈卡器(5)的銷子位于彈卡器通孔(18)內(nèi)；活塞(7)位于活塞滑移通道(16)內(nèi)，活塞(7)的右端與活塞缸(4)之間設(shè)有壓縮彈簧(8)，活塞(7)的左端部與球形閥門(3)螺紋連接；活塞(7)外壁設(shè)有定位槽(20)，定位槽(20)的形狀與彈卡器(5)的銷子的形狀相對(duì)應(yīng)，定位槽(20)位于彈卡器(5)的左側(cè)；球形閥門(3)的球形面朝向鉆桿接頭(1)內(nèi)的泥漿通孔，球形閥門(3)的球形面與鉆桿接頭(1)內(nèi)的泥漿通孔口密封接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，其特征在于所述的鉆桿 接頭(O的右部與花管(11)的左端部之間設(shè)有第一密封圈(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，其特征在于所述的花管 (11)的右端部與短接頭(14)之間設(shè)有第三密封圈(13)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，其特征在于所述的活塞(7)與活塞缸(4)之間設(shè)有第二密封圈(6)，第二密封圈(6)位于活塞缸水口 (17)的 右側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉆孔封隔設(shè)備。鉆桿單路泵注式孔內(nèi)座封/解封器，其特征在于它包括鉆桿接頭、球形閥門、活塞缸、彈卡器、活塞、壓縮彈簧、橡膠囊、花管、短接頭；鉆桿接頭內(nèi)設(shè)有泥漿通孔，鉆桿接頭的右部與花管的左端部螺紋連接，花管的右端部與短接頭螺紋連接；花管內(nèi)設(shè)有高壓水腔，花管外壁上設(shè)有橡膠囊凹槽，橡膠囊凹槽處的花管上設(shè)有花管水口，花管水口與高壓水腔相通，花管的橡膠囊凹槽上套有橡膠囊；活塞缸的左端部旋入活塞缸螺紋連接孔內(nèi)與鉆桿接頭螺紋連接，活塞缸上設(shè)有活塞缸水口；活塞位于活塞滑移通道內(nèi)，活塞的右端與活塞缸之間設(shè)有壓縮彈簧，活塞的左端部與球形閥門螺紋連接。本發(fā)明具有可靠性好、使用方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101315024SQ20081004833
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者烏效鳴, 杰 劉, 文國(guó)軍, 王生維, 童紅梅, 胡郁樂(lè), 鈕洪亮 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)