[發(fā)明專(zhuān)利]孔內(nèi)雙端封堵注水裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710255700.9
• 申請(qǐng)日: 2017-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107191165A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李抗抗;劉英鋒;王皓;李超峰;丁湘;姬亞?wèn)|;劉洋;梁向陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B43/20
• 分類(lèi)號(hào): E21B43/20;E21B34/02
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11340
• 代理人: 陸軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山水害防治技術(shù)領(lǐng)域，涉及在鉆孔中采用雙端膠囊封堵給地層注水的裝置/系統(tǒng)。

背景技術(shù)

“鉆孔雙端封堵測(cè)漏”是一種通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備在煤層頂板鉆孔中進(jìn)行加壓注水、根據(jù)鉆孔壁巖體破壞前后注水漏失量的變化來(lái)確定導(dǎo)水裂隙帶高度的實(shí)用裂高測(cè)試技術(shù)。

圖1示出了一種鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置(參見(jiàn)“鉆孔雙端封堵測(cè)漏”法在采煤工作面裂高測(cè)試中的應(yīng)用，鮑井龍等，《煤炭技術(shù)》2011年第4期(第30卷第4期))，其可被用來(lái)測(cè)量煤礦“兩帶”的高度，該裝置由孔內(nèi)封堵器、連接管路和孔外測(cè)量?jī)x表三部分構(gòu)成。孔內(nèi)封堵器是一個(gè)帶有雙端封堵膠囊的注水探管，用于對(duì)所測(cè)試孔段兩端進(jìn)行密封；孔外測(cè)試儀表主要包括流量表、壓力表和相應(yīng)的閥門(mén)，用以控制封孔壓力和注水壓力及注水流量大小，孔外儀表和孔內(nèi)封堵器間通過(guò)耐壓連接管路連接。注水觀測(cè)時(shí)，把雙端封堵器裝入鉆孔，雙端封堵器的膠囊平時(shí)呈現(xiàn)圓管狀態(tài)，可在鉆孔內(nèi)自由移動(dòng)。當(dāng)通過(guò)管路給膠囊充以一定壓力的水或氣時(shí)，膠囊即刻迅速膨脹，將封堵器所在孔段兩端嚴(yán)密封堵，然后通過(guò)注水管路從探管中部向封堵孔段注水。如果封堵的巖層有裂隙，則注入孔段的水將從裂隙漏失，通過(guò)孔外流量測(cè)試儀表，可以測(cè)出規(guī)定注水壓力下每米孔段、每分鐘時(shí)間內(nèi)的漏失量。漏失量大小反映了封堵段裂隙的發(fā)育程度。

該裝置的特點(diǎn)如下：

1)膠囊送入方式

利用鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)膠囊送入與起出。

2)膠囊膨脹方式

孔內(nèi)有水情況下通過(guò)注水使膠囊膨脹，孔內(nèi)無(wú)水時(shí)通過(guò)充氣使膠囊膨脹。膠囊膨脹與泄壓均采用專(zhuān)用的注水或注氣管路。

3)膠囊與注水段注水方式及轉(zhuǎn)換

膠囊起脹與鉆孔測(cè)試段注水采用2套獨(dú)立的管路系統(tǒng)分別控制，即膠囊膨脹與泄壓采用專(zhuān)用的注水或注氣管路。

由此可見(jiàn)，該裝置的局限性主要有：

1)膠囊注水與地層注水采用獨(dú)立的高壓注水/氣管路，探測(cè)深度受限，易發(fā)生事故。

由于采用獨(dú)立的管路給膠囊供水/氣，即孔內(nèi)除了給注水段供水的供水系統(tǒng)(鉆桿)外，還有一根供膠囊起脹使用的管路系統(tǒng)(一般為高壓軟管)。孔內(nèi)管路較多，孔內(nèi)同時(shí)存在鉆具和膠囊，易發(fā)生高壓軟件纏繞鉆桿、堵塞鉆孔等事故，由于有高壓軟管的存在，孔深越大，發(fā)生由于軟管堵塞的事故概率越大，限制了鉆孔測(cè)試深度，使探測(cè)深度受限。

如欲采用1套管路同時(shí)實(shí)現(xiàn)膠囊注水和地層注水，則需要設(shè)計(jì)膠囊注水和地層注水的切換方式，并保證膠囊與地層注水的轉(zhuǎn)換效果。

2)膠囊起脹與收縮均在孔口操作臺(tái)操作孔口管路及儀表較多，操作復(fù)雜。

3)在孔內(nèi)涌水水量較大，且存在水壓情況時(shí)無(wú)法測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的發(fā)明人在考慮到現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種孔內(nèi)雙端封堵注水裝置，其中，膠囊與地層注水采用同一套管路，一方面使膠囊下入與起出便利，防止以往由獨(dú)立給膠囊供水的管路造成的事故，另一方面使探測(cè)孔深增加；孔口設(shè)備簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)便；利用該套設(shè)備可進(jìn)行鉆孔涌水水量較大且有水壓力情況下的地層注水。用于切換膠囊注水與地層注水的轉(zhuǎn)換閥的使用操作簡(jiǎn)便、轉(zhuǎn)換效果可靠。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置，包括注水/泄壓系統(tǒng)、注水切換系統(tǒng)，其中，所述注水/泄壓系統(tǒng)包括注水高壓管路、泄壓管路，用于將水依次經(jīng)由注水高壓管路、鉆具、轉(zhuǎn)換閥注入到膠囊或地層測(cè)試段。所述注水切換系統(tǒng)包括用于封堵地層測(cè)試段兩端的膠囊、轉(zhuǎn)換閥、地層注水管，用于通過(guò)地層注水管進(jìn)行地層測(cè)試段注水、或通過(guò)注水高壓管路進(jìn)行膠囊注水，其中，轉(zhuǎn)換閥的進(jìn)水口連接到鉆具的出水口，用于在所述地層測(cè)試段注水與所述膠囊注水之間進(jìn)行切換。

本發(fā)明主要具有以下有益效果：1)膠囊膨脹與測(cè)試段注水均采用同一套注水系統(tǒng)，取消了單獨(dú)供膠囊起脹用的注水或注氣系統(tǒng)，消除了由于管路纏繞、堵塞發(fā)生孔內(nèi)事故的隱患；2)采用轉(zhuǎn)換閥，通過(guò)鉆具上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換閥的機(jī)械轉(zhuǎn)換，效果較可靠；3)膠囊由鉆桿送入，克服大孔深探測(cè)難題；4)在孔內(nèi)水量較大(如10～20m3/h)、水壓較大(如2～4MPa)時(shí)依然適用；5)孔口連接簡(jiǎn)單、操作方便。

附圖說(shuō)明

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的一種鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鉆孔雙端封堵測(cè)漏裝置的轉(zhuǎn)換閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。