[發明專利]一種壓送式水平定向鉆進工程地質勘察水壓致裂試驗裝置

有效

• 申請號: 202011189431.9
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112377103B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 程勇;劉繼國;林承華;宋明;馬保松;閆雪峰;李信杰;李華;李健;李金
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）;中山大學河南研究院;中交第二公路勘察設計研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B43/26;E21B47/00;E21B33/122;E21B47/002;G09B25/04
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

一種壓送式水平定向鉆進工程地質勘察水壓致裂試驗裝置，該裝置由密封壓送機構、到位報訊機構、水壓致裂機構和孔內成像機構和鉆具總成組成，其中鉆具總成在地殼巖石上鉆出水平勘察孔；密封壓送機構將裝置壓送至孔底；水壓致裂機構進行水壓致裂實驗，孔內成像機構記錄圖像信息，該裝置的密封壓送機構、到位報訊機構、水壓致裂機構和孔內成像機構可以在鉆具總成的內部移動，故測量時無需提鉆，水壓致裂與鉆孔裂縫擴展信息獲取整合為一次下鉆工序，提高效率；測量的同時，還可以獲取鉆孔周圍圍巖體圖像信息。

技術領域

本發明涉及一種壓送式水平定向鉆進工程地質勘察水壓致裂試驗裝置，屬于工程地 質勘察器械領域。

背景技術

地應力是對存在于地殼巖石中的應力的統稱，更廣義地說是指地球內的應力。

現有水壓致裂法地應力測量裝置由鉆具、一對可膨脹的橡膠封隔器和壓裂管組成， 壓裂管位于橡膠封隔器之間，鉆具在巖體上鉆出預定測試深度的水平勘察孔，然后取出 鉆具放入橡膠封隔器，泵入液體使橡膠封隔器膨脹至孔壁，橡膠封隔器與孔壁封隔一段孔壁，然后向壓裂管泵入液體使壓裂管膨脹，壓裂管對孔壁施壓，直至巖體產生破裂， 根據壓裂過程曲線的壓力特征值與壓裂縫方向，確定地應力量值、方向及其沿深度的變 化規律；但現有水壓致裂法地應力測量裝置不能應用于長距離水平勘察孔的地應力測 量；現有水壓致裂法地應力測量裝置需要從水平勘察孔中取出鉆具，從而對于長距離的 水平勘察孔測量效率很低。

發明內容

為解決上述現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種壓送式水平定向鉆進工 程地質勘察水壓致裂試驗裝置，該裝置適用于長距離水平勘察孔，對長距離的水平勘察孔的地應力測量效率高。

實現本發明目的的技術方案為，一種壓送式水平定向鉆進工程地質勘察水壓致裂試 驗裝置，至少包括鉆具總成和水壓致裂機構，鉆具總成的內部由上至下依次設有密封壓送機構、到位報訊機構和孔內成像機構，其中水壓致裂機構位于到位報訊機構和孔內成 像機構之間；

水壓致裂機構包括推拉管、中心桿、推拉閥、上封隔器、壓裂管和下封隔器，推拉管設于中心桿的軸線上，中心桿的下部中空，且中空處設有推拉閥，中心桿與推拉閥配 合形成兩個封閉腔，分別為靠外側的封隔器管路腔體和靠內側的壓裂管腔體，推拉閥的 下端由上至下依次設有推拉閥、上封隔器、壓裂管和下封隔器；

鉆具總成包括單壁鉆桿、雙壁鉆桿和鉆頭；

到位報訊機構包括懸掛座環和閥堵，閥堵設于中心桿與雙壁鉆桿之間，閥堵一側外 表面與中心桿全貼合，閥堵另一側的下端外表面與雙壁鉆桿內表面貼合，且懸掛座環設于閥堵的上端與雙壁鉆桿之間；

密封壓送機構包括密封夾板和密封墊。

對上述技術方案的進一步改進為：單壁鉆桿下端靠外側部分突出，雙壁鉆桿下端靠 外側部分內陷，且突出長度與內陷深度一致，單壁鉆桿突出處和雙壁鉆桿的內陷處的側面互相貼合，貼合處為接頭，接頭的中部垂直設有螺紋孔。

且雙壁鉆桿中設有兩個水口A、B，水口A位于密封壓送機構的上方，水口B位于 密封壓送機構的下方。

且密封夾板數量為兩個，分別位于中心管的左右兩端。

且密封墊為圓環形，且密封墊的外側面嚴密貼合雙壁鉆桿內表面，密封墊的內側面 嚴密貼合中心桿的外表面。

且推拉閥在推拉管推動到底時，推拉管上水口對應封隔器管路腔體，而推拉管下水 口處于封堵狀態；在推拉管拉動到頂時，推拉管下水口對應壓裂管腔體，而推拉管上水口處于封堵狀態。

且上封隔器和下封隔器之間通過管路連通。

且壓裂管外壁上設有至少一個水口C。

且孔內成像機構包括綜合電纜線管、激光發射器和高清攝像頭。

且激光發射器和高清攝像頭外部設有保護罩。