用于地勘钻孔压水试验的水压式双止水钻具的制作方法

本技术涉及一种水压式双止水钻具，尤其是涉及一种用于地勘钻孔压水试验的水压式双止水钻具，属于地质勘探工程勘探工艺装备设计制造。

背景技术：

1、术语解释：

2、压水试验：用栓塞在钻孔内隔离出一定长度的孔段，在该段内注入一定压力的水，通过压力和流量的关系，获得钻孔内测试段岩体的透水率；

3、止水栓塞：将钻孔隔离出单独封闭孔段的试验装置；

4、双止水栓塞：通过两个单独的止水栓塞，在钻孔内隔离出一定长度的试验段。

5、压水试验是工程地质勘察的一项重要工作内容，是最直观地获取岩体渗透系数的技术手段，其为评价岩体的渗透特性和设计渗控措施提供最基本的资料。压水试验过程中，试验段的隔水是试验成功的关键，尤其是止水栓塞的止水效果。目前，国内使用的止水栓塞有双管循环式、单管顶压式、水压式、油压式和气压式等类型。单管顶压式橡胶栓塞是目前水利水电行业应用最广的设备，具有结构简单、易操作的优点，但存在封闭不理想，尤其是软岩地层或较破碎地层钻孔孔壁不完整的情况下，易出现孔内事故，橡胶塞过度变形造成卡死在孔内，止水栓塞容易被卡死。水压式栓塞的胶囊易与孔壁紧贴，即使在孔壁不太平直的情况下，也能实现面接触，止水可靠性较好，对不同孔径、孔深的钻孔均能适应，操作比较方便。另外，现有止水栓塞不管是水压式、油压式还是气压式，各类密封荷载均属独立的加载系统，如水压式栓塞，其水压是通过地表独立的压水装置，通过独立的管道将水压到栓塞密封腔，到达密封的目的。由于现有各类压水试验止水栓塞需要独立的加载系统和管路，导致压水试验过程中，需先提钻，安装止水栓塞，再进行试验，试验完成后拆除栓塞，再下钻杆，过程复杂，耗时长。

6、如前文所述，现有压水试验用止水栓塞需独立的加载系统，并且试验时需提前提钻，试验完成后，重新下钻，实验设备和过程复杂，效率低下，而且在反复提钻、下钻等过程中，极易存在塌孔问题；另外，在压水试验成果处理过程中，由于钻孔扰动，稳定地下水水位难以获取，以致《水电工程钻孔压水试验规程》规范中压水试验计算方法中的水柱压力pz难以测得，易造成计算结果不可靠。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种试验操作方便，可有效避免反复提钻与下钻的用于地勘钻孔压水试验的水压式双止水钻具。

2、为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于地勘钻孔压水试验的水压式双止水钻具，包括钻杆，在钻杆的先端设置有钻头，所述的水压式双止水钻具还包括复合止水加压组件和供水结构，钻杆为空心钻杆，供水结构布置在空心钻杆的侧壁上，复合止水加压组件活动的串接在钻头上方的空心钻杆上；压水试验过程中，在复合止水加压组件配合下封住的那一段勘察孔通过供水结构在空心钻杆和复合止水加压组件的配合下输入压力水检测其岩体渗透参数。

3、进一步的是，沿长度方向，在空心钻杆的规定位置处还分别设置有连接驱动机构，复合止水加压组件通过空心钻杆在连接驱动机构和供水结构的配合下封住规定部位的那一段勘察孔，并通过连接驱动机构和供水结构在空心钻杆和复合止水加压组件的配合下输入压力水检测该封住段勘察孔岩体的渗透参数，

4、在空心钻杆上，连接驱动机构的设置位置与供水结构的布置位置相适应。

5、上述方案的优选方式是，复合止水加压组件包括下止水栓塞、上止水栓塞和加压输送机构，下止水栓塞和上止水栓塞均分别各自独立的穿套在空心钻杆上，下止水栓塞和上止水栓塞均分别在连接驱动机构、供水结构和空心钻杆的配合下封闭需要进行压水试验的那一段勘察孔的两端，封闭完成的那一段勘察孔通过上止水栓塞在加压输送机构、连接驱动机构、供水结构和空心钻杆的配合下输入压力水并记录其渗透参数。

6、进一步的是，下止水栓塞包括下栓塞本体、止水胶囊和胶囊充水结构，下栓塞本体活动的套接在空心钻杆上，止水胶囊沿周向包覆在下栓塞本体的外侧面上，胶囊充水结构的输入端通过供水结构与空心钻杆的内腔连接，胶囊充水结构的输出端与止水胶囊连接，布置在下栓塞本体内的胶囊充水结构通过连接驱动机构开启或关闭。

7、上述方案的优选方式是，下栓塞本体为一个两端设置有锥台的圆筒状结构，止水胶囊为沿周向包覆在下栓塞本体中部的圆筒状结构外侧面上的充水橡胶胶囊；胶囊充水结构镶嵌在中部的圆筒状结构内，穿套在空心钻杆上的下栓塞本体通过连接驱动机构与空心钻杆可拆卸的连接并开启或关闭充水橡胶胶囊。

8、进一步的是，胶囊充水结构包括一套齿轮水泵组、一套腔体加压输送系统和一套腔体排泄输送系统，齿轮水泵组、腔体加压输送系统和腔体排泄输送系统均镶嵌在下栓塞本体中部的圆筒状结构中，腔体加压输送系统通过齿轮水泵组在供水结构的配合下与空心钻杆的内腔连通，腔体排泄输送系统通过供水结构与空心钻杆的内腔可封闭的连通，齿轮水泵组通过腔体加压输送系统与充水橡胶胶囊可单向的开启或关闭，齿轮水泵组和腔体排泄输送系统通过连接驱动机构在空心钻杆的配合下沿空心钻杆长度方向可移动的连接,并在通过连接驱动机构开启或关闭齿轮水泵组和腔体排泄输送系统。

9、上述方案的优选方式是，齿轮水泵组包括两组齿轮水泵，腔体加压输送系统包括置在栓塞本体中部的圆筒状结构中的两组腔体加压输送连接管，腔体排泄输送系统包括两组排泄输送连接管、一套密封圈和一组安装轴承，对称的布置在下栓塞本体中部的圆筒状结构中的两组齿轮水泵均分别通过供水结构与空心钻杆的内腔连通，在每一组腔体加压输送连接管上均串接有一组单向阀，一组齿轮水泵分别通过一组腔体加压输送连接管与充水橡胶胶囊的相应位置单向连通，安装轴承与密封圈位置相互适应的套接在空心钻杆上，布置在栓塞本体中部的圆筒状结构中的两组排泄输送连接管的入口端均与充水橡胶胶囊的相应位置连通，通过供水结构与空心钻杆的内腔连通的两组排泄输送连接管的出口端均通过安装轴承与密封圈在连接驱动机构的配合下开启或关闭，穿套在空心钻杆上的下栓塞本体和布置在下栓塞本体中部的圆筒状结构中的两组齿轮水泵均分别与连接驱动机构可拆卸的连接。

10、进一步的是，连接驱动机构包括布置在空心钻杆上的蜗杆、钻杆上卡环和钻杆下卡环，在下栓塞本体的下端锥台内设置有栓塞下卡环，在下栓塞本体的上端锥台内设置有栓塞上卡环；蜗杆在空心钻杆的配合下分别同时与两组齿轮水泵连接，钻杆上卡环和钻杆下卡环在空心钻杆的配合下分别同时与栓塞上卡环和栓塞下卡环连接；在下栓塞本体中部的圆筒状结构的上下两端分别布置有沿周向延伸的密封卡片。

11、上述方案的优选方式是，上止水栓塞包括上栓塞本体以及止水胶囊和胶囊充水结构，上栓塞本体仍为一个两端设置有锥台的圆筒状结构，加压输送机构与胶囊充水结构位置相互适应的布置在上栓塞本体中部的圆筒状结构中，在上止水栓塞和下止水栓塞的配合下封闭两个端部的那一段勘察孔通加压输送机构在供水结构的配合下输入压力水检测其岩体的渗透参数。

12、进一步的是，加压输送机构包括流量计、压力计、试验水加压输送连接管和一体的成型在齿轮水泵组上的反向注水结构，流量计和压力计均串接在试验水加压输送连接管上，镶嵌在上栓塞本体中部的圆筒状结构中下部的两组试验水加压输送连接管的一端分别与两端封闭的勘察孔连通，镶嵌在上栓塞本体中部的圆筒状结构中下部的两组试验水加压输送连接管的另一端分别与相应的齿轮水泵连通；向两端封闭的勘察孔内注入压力水的过程中，各组齿轮水泵通过空心钻杆上蜗杆的反向旋转在反向注水结构和供水结构的配合下向勘察孔内注入压力水；

13、空心钻杆由多根空心子钻杆通过钻杆接头可拆卸的连接为一个整体，在布置有下止水栓塞和上止水栓塞的空心子钻杆上均分别设置有蜗杆、钻杆上卡环和钻杆下卡环；

14、供水结构为按规定间距设置在空心钻杆上的多组过水孔排，各组过水孔排的设置位置分别与相应位置的蜗杆的布置位置相适应；

15、反向注水结构为设置在齿轮水泵上的反向输水结构。

16、本实用新型的有益效果是：本技术提供的技术方案以现有的钻杆为基础，通过将其改进为空心钻杆，然后再增加设置复合止水加压组件和供水结构构成本技术的水压式双止水钻具，并将供水结构布置在空心钻杆的侧壁上，然后使复合止水加压组件活动的串接在钻头上方的空心钻杆上；这样，在压水试验过程中，便可以充分利用钻孔过程中产生的地下水或洗孔水作为试验水，使在复合止水加压组件配合下封住的那一段勘察孔通过供水结构在空心钻杆和复合止水加压组件的配合下将地下水或洗孔水输入其中检测该封往段勘察孔位置处的岩体的渗透参数。解决了现有技术进行水压试验时需要另外单独的配置压水试验系统，并且在每次试验时均需要提出钻具，试验完成后又放下钻具的复杂操作，不仅使试验操作十分方便，而且可以大大的提高了试验效率；同时，由于使用的是钻孔过程中的地下水或洗孔水，而且复合止水加压组件是串接在钻杆上的，可以随钻深下移，从而还可以根据需要随时进行相应孔段的水压试验，操作十分方便，试验效率显著提高。