專(zhuān)利名稱(chēng)：繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種不起鉆壓水試驗(yàn)的裝置，特別是一種孔徑75mm繩索取芯鉆孔不起鉆壓水試驗(yàn)的裝置，主要用于孔徑75mm繩索取芯鉆孔的巖體透水率檢查試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
隨著勘探新技術(shù)的應(yīng)用，以及水電工程勘察的需要，經(jīng)常會(huì)遇到深度在IOOm以上的鉆孔，為了提高鉆探工效，常采用繩索取芯工藝進(jìn)行鉆孔。當(dāng)前做壓水試驗(yàn)，用一種孔徑 75mm繩索取芯鉆孔不起鉆壓水試驗(yàn)的裝置進(jìn)行做壓水試驗(yàn)，但是，鉆孔深度超過(guò)130m以后，發(fā)現(xiàn)該裝置膠管放水困難，因此，需要對(duì)不起鉆做壓水試驗(yàn)裝置進(jìn)一步更新改進(jìn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種鉆孔深度在130nT300m之間，孔徑為 75mm繩索取芯鉆孔不起鉆壓水試驗(yàn)的裝置，它可在不起鉆的情況下，將鉆孔試驗(yàn)段與試驗(yàn)段以外水體隔離，以滿(mǎn)足做壓水試驗(yàn)的條件，同時(shí)保證試驗(yàn)完成后膠管放水方便順暢。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，具有長(zhǎng)5-10m、直徑75mm的鉆孔試驗(yàn)段，鉆孔試驗(yàn)段的頂部通過(guò)孔口夾持器固定一中空的鉆桿， 其特征在于所述鉆桿上端同軸連接中空的立軸，該立軸軸套與之配合且連接有鉆機(jī)的立軸卡盤(pán)，鉆桿下端連有鉆頭，所述鉆頭處采用變徑接頭懸吊與鉆桿內(nèi)部密封連通的封隔裝置，該封隔裝置的內(nèi)部依次通過(guò)鉆桿、立軸和高壓膠管與位于鉆孔外的水泵相連。所述封隔裝置包括與變徑接頭同軸連接的導(dǎo)向桿，該導(dǎo)向桿外套耐壓膠管，該耐壓膠管兩端通過(guò)密封裝置與導(dǎo)向桿表面密封接觸，同時(shí)該密封裝置上設(shè)有防止耐壓膠管滑落的限位裝置，所述導(dǎo)向桿上開(kāi)設(shè)連通耐壓膠管和導(dǎo)向桿內(nèi)部的通水孔，導(dǎo)向桿底端采用絲堵封閉。所述密封裝置包括兩組相互扣合后分別與耐壓膠管兩端固定連接的圓柱形膠管外套和膠管接頭芯，兩個(gè)膠管接頭芯另一端分別連接同時(shí)與導(dǎo)向桿和膠管接頭芯密封接觸的上接頭和下接頭。所述限位裝置包括沿下接頭徑向開(kāi)設(shè)的限位通孔，該孔內(nèi)由中心向外圍依次放置鋼球、彈簧和與該通孔螺紋連接的螺釘，并在導(dǎo)向桿外壁對(duì)應(yīng)于鋼球的位置制有與之相配合的凹槽。所述導(dǎo)向桿為一根長(zhǎng)130cm、直徑16mm、厚2mm的無(wú)縫鋼管，所述耐壓膠管長(zhǎng) 100cm、外徑39mm、內(nèi)徑22mm，其兩端扣壓后，有效工作長(zhǎng)度為90cm。所述通水孔距導(dǎo)向桿下端13 15cm，其直徑為5mm。所述限位裝置距導(dǎo)向桿下端6cm。所述高壓膠管的耐壓強(qiáng)度>8Mpa，所述耐壓膠管的膨脹壓力大于最大壓水試驗(yàn)壓力值的2、倍。本實(shí)用新型的有益效果是本裝置可在不起鉆情況下直接從繩索取芯鉆桿內(nèi)安裝到試驗(yàn)段頂部，利用耐壓膠管受壓膨脹的原理將鉆孔試驗(yàn)段和非試驗(yàn)段的水隔離開(kāi)來(lái)做壓水試驗(yàn)，具有重量輕、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。試驗(yàn)完成后，利用膠管內(nèi)外壓力差可方便的將膠管內(nèi)部的水排出，較之現(xiàn)有技術(shù)中鉆孔深度超過(guò)130m膠管放水困難的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型能滿(mǎn)足130nT300m深鉆孔壓水試驗(yàn)，使用范圍更廣；裝置耐壓膠管安裝就位和提出孔外均通過(guò)繩索取芯打撈器來(lái)完成，因此裝置耐壓膠管就位準(zhǔn)確、便捷，大大減輕了壓水試驗(yàn)起下鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了試驗(yàn)裝置在孔內(nèi)的上下輔助時(shí)間。另外，耐壓膠管膨脹、卸壓放水均無(wú)需其它輔助設(shè)備，具有膨脹、卸壓快等特點(diǎn)。該試驗(yàn)裝置只要利用原有的鉆機(jī)和水泵就可以完成，在同等深度情況下，每次試驗(yàn)至少縮短輔助時(shí)間30min以上，提高了工效。

圖1是本實(shí)用新型處于無(wú)壓狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的A部放大圖。圖3是本實(shí)用新型中鉆桿部分的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實(shí)用新型封隔裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖5是圖4的B部放大圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)際應(yīng)用中處于受壓膨脹狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。圖7是圖6的C部放大圖。
具體實(shí)施方式
如圖2所示，本實(shí)施例在孔徑75mm的鉆孔內(nèi)留有一內(nèi)徑61mm的中空鉆桿3，該鉆桿下端連接有內(nèi)徑為49mm的鉆頭12，本例中所述鉆桿3采用普通繩索取芯鉆桿，一般由外管總成和內(nèi)管總成組成；其中外管總成主要由彈卡擋頭25、彈卡室22、座環(huán)18 (含 Φ54X2. 4的0型圈)、上擴(kuò)孔器17、外管15、下擴(kuò)孔器23依次連接而成，其中下擴(kuò)孔器23 下端與鉆頭12連接。在進(jìn)行壓水試驗(yàn)前先用打撈器把鉆桿3內(nèi)的巖芯打撈孔外，上提鉆桿3設(shè)置 5nTl0m長(zhǎng)的鉆孔試驗(yàn)段1，鉆桿3通過(guò)孔口夾持器11懸吊于鉆孔中；然后對(duì)鉆桿3的內(nèi)管總成進(jìn)行改裝即保留懸掛環(huán)21以上各部件不動(dòng)，懸掛環(huán)21下部則通過(guò)絲扣依次安裝連接管16(長(zhǎng)62cm的中空無(wú)縫鋼管，且含Φ40Χ3. 1的0型圈)、內(nèi)管14、變徑接頭13和封隔裝置2，且該封隔裝置與內(nèi)管14內(nèi)部密封連通；之后采用打撈器將上述各部件組成的組合件安裝就位，并使封隔裝置2全部位于鉆頭12外部；最后在鉆桿3上端布置與之同軸連接的中空立軸5，該立軸外同軸套有與之配合且連接有鉆機(jī)7的立軸卡盤(pán)4，同時(shí)立軸5另一端通過(guò)高壓膠管6與位于鉆孔外的水泵10相連，使得封隔裝置2內(nèi)部依次通過(guò)鉆桿3、立軸5 和高壓膠管6與水泵10密封連通。如圖1所示，所述封隔裝置2包括與變徑接頭13同軸連接的導(dǎo)向桿2_10(為一根長(zhǎng)130cm、直徑16mm、厚2mm的中空無(wú)縫鋼管)，該導(dǎo)向桿外套耐壓膠管2_8 (長(zhǎng)100cm、外徑 39mm、內(nèi)徑22mm)，該耐壓膠管兩端通過(guò)密封裝置與導(dǎo)向桿2_10表面密封接觸，同時(shí)該密封裝置上設(shè)有防止耐壓膠管2-8滑落的限位裝置，所述導(dǎo)向桿2-10上距離下端口 13cm、15cm 處分別各開(kāi)設(shè)兩個(gè)直徑為5mm的通水孔2-7 (共四個(gè)通水孔)，用于將耐壓膠管2_8和導(dǎo)向桿2-10內(nèi)部連通，同時(shí)導(dǎo)向桿2-10底端采用絲堵2-1封閉。[0023]所述密封裝置包括兩組相互扣合后分別與耐壓膠管2-8兩端固定連接的圓柱形膠管外套2-6和膠管接頭芯2-4，扣合后，耐壓膠管2-8最大外徑為4廣43mm，本例為42mm， 兩個(gè)膠管接頭芯2-4另一端帶有絲扣，絲扣內(nèi)設(shè)裝有0型圈，再分別用帶有絲扣的上接頭 2-9和下接頭2-2分別與兩個(gè)膠管接頭芯2-4連接，所述限位裝置安裝在下接頭2-2上。所述限位裝置包括沿下接頭2-2徑向開(kāi)設(shè)的限位通孔2-30，該孔內(nèi)由中心向外圍依次放置鋼球2-31 (直徑5mm)、彈簧2_32 (長(zhǎng)8mm)和與該通孔螺紋連接的螺釘2_33，并在導(dǎo)向桿2-10外壁對(duì)應(yīng)于鋼球2-31的位置制有與之相配合的凹槽，本例中該凹槽距離導(dǎo)向桿2-10下端口 6cm ；實(shí)際使用中可通過(guò)螺釘2-33調(diào)整限位裝置的壓力，也可通過(guò)螺釘2-33 的拆裝更換鋼球2-31或彈簧2-32。本封隔裝置2具有受壓膠管膨脹，減壓還原收縮的功能，并按照《水電水利工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程(DL/T5331-2005)》規(guī)程要求，常規(guī)最大壓水試驗(yàn)壓力*Pa=lMPa。為使封隔裝置2能夠達(dá)到預(yù)期的止水效果，封隔裝置2總長(zhǎng)為130cm，呈圓柱形，其中耐壓膠管2_8 扣壓完成后，封隔裝置2有效工作耐壓膠管長(zhǎng)度為90cm，其外徑最大尺寸為42mm。本封隔裝置2膨脹壓力應(yīng)超過(guò)最大壓水試驗(yàn)壓力值的2、倍，為此，所用高壓膠管6應(yīng)再考慮兩倍以上的安全系數(shù)，即所選高壓膠管6耐壓均應(yīng)大于8MPa。本實(shí)用新型的工作原理是如圖3所示，啟動(dòng)水泵10向中空的鉆桿3內(nèi)供水，由于上擴(kuò)孔器17與座環(huán)18之間，用(ΦΜΧ2. 4)0型圈封水，而座環(huán)18與連接管16之間，用 (Φ40Χ3. 1)0型圈封水，使水流通過(guò)懸掛環(huán)21上部?jī)?nèi)管總成原有水眼，改流到內(nèi)管14中， 水經(jīng)內(nèi)管14、變徑接頭13后，向封隔裝置2的耐壓膠管2-8內(nèi)充水，在耐壓膠管2-8膨脹充水過(guò)程中，通過(guò)管路中的壓力表8和閥門(mén)9進(jìn)行控制，為使封隔裝置2能夠達(dá)到預(yù)期的止水效果，壓力表值需大于最大壓水試驗(yàn)值2 4倍以上(依據(jù)《水電水利工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程(DL/T5331-2005)》，常規(guī)最大壓水試驗(yàn)壓力為IMPa)，即2 MPa 4 MPa之間。同時(shí)，隨著耐壓膠管2-8內(nèi)部水壓和水量的增加，該膠管上部逐漸向下收縮，而該膠管下部由于設(shè)有限位裝置而處于靜止?fàn)顟B(tài)。由于封隔裝置2的耐壓膠管2-8內(nèi)壓力大于試驗(yàn)壓力2 4倍，耐壓膠管2_8已緊貼于孔壁上，鉆機(jī)7的立軸卡盤(pán)4卡緊立軸5，向上提動(dòng)孔內(nèi)鉆桿2cm左右，松開(kāi)孔口夾持器11，再用鉆機(jī)操作閥使卡緊的立軸5向下運(yùn)行，當(dāng)鉆機(jī)7的立軸卡盤(pán)4壓力大于限位裝置的壓力時(shí)，限位裝置的彈簧2-32收縮，導(dǎo)致鋼球2-31同時(shí)內(nèi)縮，卡緊的立軸5帶動(dòng)導(dǎo)向桿 2-10瞬間向下滑移15cm 20cm，但耐壓膠管2_8不動(dòng)，此時(shí)導(dǎo)向桿2_10下端四只通水孔 2-7瞬間滑出耐壓膠管2-8外，進(jìn)入耐壓膠管2-8內(nèi)的水無(wú)法流出，同時(shí)鉆桿3內(nèi)的水流向試驗(yàn)段1內(nèi)，此時(shí)即可做壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)過(guò)程在水流穩(wěn)定的條件下，每:3mirT5min測(cè)讀一次壓入流量，連續(xù)四次讀數(shù)符合壓水要求再結(jié)束試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束先關(guān)閉水泵10停止向孔內(nèi)供水，同時(shí)打開(kāi)閥門(mén) 9，使壓力表8指針回零，但由于耐壓膠管2-8內(nèi)的壓力大于試驗(yàn)壓力2 4倍，即2MPa 4MPa。此時(shí)，耐壓膠管2-8已緊貼于孔壁上，啟動(dòng)鉆機(jī)7使立軸卡盤(pán)4把立軸5向上提升 15cm 20cm，使導(dǎo)向桿2-10上移15cm 20cm，此時(shí)導(dǎo)向桿2-10下端的四個(gè)通水孔2-7恢復(fù)原來(lái)位置，因耐壓膠管2-8內(nèi)的壓力大于通水孔2-7內(nèi)的水壓力，隨即把耐壓膠管2-8內(nèi)的水排出，使耐壓膠管2-8很快恢復(fù)原來(lái)的形狀。由以上內(nèi)容不難看出，在孔徑75mm繩索取芯鉆孔中，利用本實(shí)用新型封隔裝置，無(wú)需起鉆便可完 成壓水試驗(yàn)，大大減輕了起下鉆的勞動(dòng)強(qiáng)度。
權(quán)利要求1.一種繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，具有長(zhǎng)5-10ΠΚ直徑75mm的鉆孔試驗(yàn)段(1)，鉆孔試驗(yàn)段的頂部通過(guò)孔口夾持器(11)固定一中空的鉆桿(3)，其特征在于所述鉆桿(3)上端同軸連接中空的立軸(5)，該立軸軸套與之配合且連接有鉆機(jī)(7)的立軸卡盤(pán) (4)，鉆桿(3)下端連有鉆頭(12)，所述鉆頭(12)處采用變徑接頭(13)懸吊與鉆桿(3)內(nèi)部密封連通的封隔裝置(2)，該封隔裝置的內(nèi)部依次通過(guò)鉆桿(3)、立軸(5)和高壓膠管(6)與位于鉆孔外的水泵(10)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述封隔裝置(2)包括與變徑接頭(13)同軸連接的導(dǎo)向桿(2-10)，該導(dǎo)向桿外套耐壓膠管 (2-8)，該耐壓膠管兩端通過(guò)密封裝置與導(dǎo)向桿(2-10)表面密封接觸，同時(shí)該密封裝置上設(shè)有防止耐壓膠管(2-8)滑落的限位裝置，所述導(dǎo)向桿(2-10)上開(kāi)設(shè)連通耐壓膠管(2-8)和導(dǎo)向桿(2-10)內(nèi)部的通水孔(2-7)，導(dǎo)向桿(2-10)底端采用絲堵(2-1)封閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述密封裝置包括兩組相互扣合后分別與耐壓膠管(2-8)兩端固定連接的圓柱形膠管外套 (2-6)和膠管接頭芯(2-4)，兩個(gè)膠管接頭芯另一端分別連接同時(shí)與導(dǎo)向桿(2-10)和膠管接頭芯(2-4)密封接觸的上接頭(2-9)和下接頭(2-2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述限位裝置包括沿下接頭(2-2)徑向開(kāi)設(shè)的限位通孔(2-30)，該孔內(nèi)由中心向外圍依次放置鋼球(2-31 )、彈簧(2-32)和與該通孔螺紋連接的螺釘(2-33),并在導(dǎo)向桿(2-10)外壁對(duì)應(yīng)于鋼球(2-31)的位置設(shè)有與之相配合的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述導(dǎo)向桿(2-10)為一根長(zhǎng)130cm、直徑16mm、厚2mm的無(wú)縫鋼管，所述耐壓膠管(2-8)長(zhǎng) 100cm、外徑39mm、內(nèi)徑22mm，其兩端扣壓后，有效工作長(zhǎng)度為90cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述通水孔(2-7)距導(dǎo)向桿下端13 15cm，其直徑為5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述限位裝置距導(dǎo)向桿下端6cm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，其特征在于所述高壓膠管(6)的耐壓強(qiáng)度> 8Mpa，所述耐壓膠管(2-8)的膨脹壓力大于最大壓水試驗(yàn)壓力值的2、倍。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種繩索取芯鉆孔不起鉆壓水試驗(yàn)的裝置，在不起鉆的情況下，將試驗(yàn)段與試驗(yàn)段以外水體隔離，滿(mǎn)足做壓水試驗(yàn)的條件，并保證試驗(yàn)完成后膠管放水方便順暢。解決該問(wèn)題的技術(shù)方案是繩索取芯鉆進(jìn)不起鉆鉆孔壓水試驗(yàn)裝置，具有鉆孔試驗(yàn)段，其頂部通過(guò)孔口夾持器固定中空鉆桿，該鉆桿上端同軸連接中空的立軸，該立軸軸套與之配合且連接有鉆機(jī)的立軸卡盤(pán)，鉆桿下端連有鉆頭，所述鉆頭處采用變徑接頭懸吊封隔裝置，該封隔裝置的內(nèi)部依次通過(guò)鉆桿、立軸和高壓膠管與位于鉆孔外的水泵相連。本實(shí)用新型主要適用于孔徑75mm繩索取芯鉆孔的巖體透水率檢查試驗(yàn)。
文檔編號(hào)E21B47/00GK202039837SQ20112009929
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者周光輝, 張明林, 洪爐, 肖根林, 蔣美起, 許啟云, 許啟新 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院, 浙江華東勘探工程有限公司, 浙江華東建設(shè)工程有限公司