[发明专利]一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置及方法

说明书

一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置及方法，该装置包括置于钻孔中的上封隔器、下封隔器、与钻杆连接的推拉保水泄压装置，推拉保水泄压装置包括主体、设于主体的阀塞滑动腔、封隔器流体通道、泄压流体通道、中心杆流体通道及与钻杆相连且可在阀塞滑动腔中上下运动的推拉阀塞，推拉阀塞内设有内置活塞滑动腔以及可在内置活塞滑动腔中上下移动的内置活塞，内置活塞下部设有弹簧导向杆及套设于弹簧导向杆的预应力弹簧，弹簧导向杆下方设有固定于中心管接口的活塞限位器，中心管接口与上封隔器的上端中心连接。本发明可实现深水位钻孔地应力测试中封隔器快速泄压、保存钻杆水头和压力通道切换，进一步实现深水位钻孔快速连续的地应力测试。

技术领域

本发明涉及岩体力学试验技术领域，具体是一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置及方法。

背景技术

常规水压致裂法地应力测试主要分为单管法和双管法。单管法通过在钻杆与双塞封隔器之间内接推拉阀来实现封隔器与测试段的压力通道切换，适用于高水位(一般水位不超过50m)深钻孔连续快速测试，操作简单。双管法通过在封隔器外接细长高压水管与钻杆形成两个压力通道，适用于浅钻孔测试，操作复杂。随着地下工程的埋深越来越大，大埋深、深水位的地质钻孔会普遍存在，一般选用单管法进行测试，但是往钻杆注水过程中钻杆内外水头差形成的压力会导致封隔器自主膨胀固定在孔壁上无法移动，因此需要配套泄压装置单独对封隔器进行泄压，而现有的泄压方法效率比较低下，需要的测试时间远超高水位钻孔。

目前，可操作性较高的泄压方式主要分为两种：第一种泄压方式在卸掉封隔器压力后不能连续测试，一个测试段完成后需要通过钻杆完全提起封隔器至地面，对泄压装置进行手动恢复，然后再次连接钻杆通过钻机卷扬吊起下放到指定位置并重新往钻杆注水，该泄压方式效率最低，大量时间与人力用在了反复起吊过程中连接、拆卸钻杆和测试前的注水阶段；第二种泄压方式通过在地面精确控制钻杆起降来微调泄压装置内活塞的行程从而使钻杆内水流入钻孔，减小钻杆内外的水头差，达到封隔器泄压的目的，泄压后可通过钻机卷扬吊起放置到下一测试位置进行连续测试，但测试前需要重新往钻杆内注水，该泄压方式相对第一种方式效率有所提高，不需要反复起吊钻杆，但其泄压过程中钻杆放水和重新测试前的注水仍要占用很长一段时间。以上两种方式虽然达到了泄压的目的，但是效率很低，且测试现场清水资源往往比较稀缺，因此为了节约时间、人力和物力投入，提高测试效率，降低测试成本，发明一种适合深水位钻孔高效易操作的水压致裂法地应力测试装置及方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服已有背景技术的不足之处，从而提供一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置及方法，通过设计推拉保水泄压集成装置，控制钻杆升降联动集成装置来实现深水位钻孔地应力测试中封隔器快速泄压、保存钻杆水头和压力通道切换的目的。

为解决上述问题，本发明采用技术方案为：

一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，包括置于钻孔中的上封隔器和下封隔器，上封隔器和下封隔器的中心以压裂段中心花管进行连接，上封隔器与下封隔器的橡胶筒通过上下封隔器连接油管连通，其特征在于：还包括与钻杆的下端连接的推拉保水泄压装置，所述推拉保水泄压装置包括主体、设于主体的阀塞滑动腔、封隔器流体通道、泄压流体通道、中心杆流体通道以及与钻杆相连且可在阀塞滑动腔中上下运动的推拉阀塞，推拉阀塞内设有内置活塞滑动腔以及可在内置活塞滑动腔中上下移动的内置活塞，内置活塞下部设有弹簧导向杆及套设于弹簧导向杆的预应力弹簧，弹簧导向杆下方设有固定于中心管接口的活塞限位器以对弹簧导向杆进行限位，中心管接口作为推拉保水泄压装置的中心出水口与上封隔器的上端中心连接。