[发明专利]一种钻孔压水试验多级流量高精度测量装置及方法

权利要求书

1.一种钻孔压水试验多级流量高精度测量装置，其特征在于：包括潜水泵回水管阀门(1)、压水压力控制阀门(2)、压力表(3)、高压胶管(4)、流量计前控制阀门一(5)、流量计一(6)、流量计后控制阀门一(7)、流量计前控制阀门二(8)、流量计二(9)、流量计后控制阀门二(10)、流量计前控制阀门三(11)、流量计三(12)、流量计后控制阀门三(13)、流量计总控阀门一(14)、流量计总控阀门二(15)、三级电磁流量计保护阀门(16)、压水试验用钻杆(18)、止水栓塞(19)、高压氮气源(20)、减压阀一(21)、控制阀门(22)、尼龙管一(23)、气体输入控制阀门一(24)、气体输入控制阀门二(25)、尼龙管二(26)、减压阀二(27)、气体压力控制阀门(28)、内气体压力表(29)、水流输出控制阀门(30)、内输水管(31)、耐高压密封容器(32)、电子天平(33)、尼龙管三(34)、气体压力控制板(35)、气体输出控制阀(36)、潜水泵(37)，潜水泵(37)通过高压胶管(4)与压水试验用钻杆(18)连接，靠近潜水泵(37)的高压胶管(4)上依次设有潜水泵回水管阀门(1)、压水压力控制阀门(2)、压力表(3)、流量计前控制阀门一(5)、流量计一(6)、流量计后控制阀门一(7)；在流量计后控制阀门一(7)之后的高压胶管(4)增加回路，回路上依次设有流量计前控制阀门二(8)、流量计二(9)、流量计后控制阀门二(10)，此段回路的主高压胶管(4)上设有流量计总控阀门一(14)；之后的高压胶管(4)上再增加回路，回路上依次设有流量计前控制阀门三(11)、流量计三(12)、流量计后控制阀门三(13)，此段回路的主高压胶管(4)上设有流量计总控阀门二(15)；之后的高压胶管(4)上设有三级电磁流量计保护阀门(16)，三级电磁流量计保护阀门(16)与压水试验用钻杆(18)之间设有支路，支路连接有尼龙管三(34)，尼龙管三(34)与内输水管(31)连接，之间设有水流输出控制阀门(30)，内输水管(31)插入耐高压密封容器(32)中，耐高压密封容器(32)位于电子天平(33)上，耐高压密封容器(32)上连接有内气体压力表(29)，内气体压力表(29)上设有气体压力控制阀门(28)，内气体压力表(29)通过尼龙管二(26)与气体压力控制板(35)的一端连接，内气体压力表(29)与气体压力控制板(35)之间的尼龙管二(26)上设有减压阀二(27)，气体压力控制板(35)的内部管路上设有气体输入控制阀门一(24)、气体输入控制阀门二(25)、气体输出控制阀(36)，气体压力控制板(35)的另一端通过尼龙管一(23)与高压氮气源(20)连接，尼龙管一(23)上设有减压阀一(21)、控制阀门(22)。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔压水试验多级流量高精度测量装置，其特征在于：流量计一(6)的量程为1～100L；流量计二(9)的量程为0.1～10L；流量计三(12)的量程为0.01～1L；流量计总控阀门一(14)的量程为0.1～10L；流量计总控阀门二(15)的量程为0.01～1L；减压阀一(21)的量程为20Mpa，精度为0.5Mpa；尼龙管一(23)、尼龙管二(26)的压力上限为10Mpa；减压阀二(27)的量程为1Mpa，精度为0.05Mpa；耐高压密封容器(32)材质为不锈钢，容积为25L；潜水泵(37)扬程为120m，流量为1m3/h。

3.一种钻孔压水试验多级流量高精度测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、试验开始前，确保阀门潜水泵回水管阀门(1)、流量计前控制阀门一(5)、流量计后控制阀门一(7)、流量计总控阀门一(14)、流量计总控阀门二(15)、三级电磁流量计保护阀门(16)处于打开状态；

阀门压水压力控制阀门(2)、流量计前控制阀门二(8)、流量计后控制阀门二(10)、流量计前控制阀门三(11)、流量计后控制阀门三(13)、水流输出控制阀门(30)处于关闭状态；

记录电子天平(33)此时的质量数；

步骤二、接通潜水泵(37)，将压水试验用钻杆(18)内注满水；打开阀门压水压力控制阀门(2)、流量计前控制阀门一(5)、流量计后控制阀门一(7)、气体输入控制阀门二(25)、气体压力控制阀门(28)、水流输出控制阀门(30)、气体输出控制阀(36)和减压阀二(27)，确保了在向钻孔内注水的同时亦可向耐高压密封容器(32)内注水，待电子天平(33)显示质量数增加20Kg时关闭减压阀二(27)、气体压力控制阀门(28)、水流输出控制阀门(30)；

步骤三、将耐高压密封容器(32)内压力调至0.35Mpa；打开控制阀门(22)，调节减压阀一(21)至输出压力为1Mpa，打开气体输入控制阀门一(24)、气体输入控制阀门二(25)，调节减压阀二(27)至输出压力为0.3Mpa，打开气体压力控制阀门(28)，此时氮气持续向耐高压密封容器(32)内充气，并维持在0.3Mpa；

步骤四、将压水试验用钻杆(18)注满水后，开始压水试验；

通过调节潜水泵回水管阀门(1)和压水压力控制阀门(2)使压力表(3)的示数在0.3Mpa；先观测流量计一(6)显示的流量数据，若流量在10L/min以上，则继续压水；若流量计一(6)显示流量小于10L/min或无流量显示，则打开流量计前控制阀门二(8)和流量计后控制阀门二(10)，关闭流量计总控阀门一(14)，此时流量计二(9)启用；

步骤五、观测流量计二(9)显示的流量数据，若流量计二(9)显示流量在1L/min以上，则继续压水；若流量计二(9)显示流量数据在1L/min以下或无流量显示，则打开流量计前控制阀门三(11)和流量计后控制阀门三(13)，关闭流量计总控阀门二(15)，此时流量计三(12)启用；

步骤六、继续观测流量计三(12)显示的流量数据，若有流量数据，则继续压水；若流量计三(12)无流量数据，则依次关闭压水压力控制阀门(2)、潜水泵(37)、流量计总控阀门一(14)、流量计总控阀门二(15)、三级电磁流量计保护阀门(16)、流量计前控制阀门一(5)、流量计后控制阀门一(7)、流量计前控制阀门二(8)、流量计后控制阀门二(10)、流量计前控制阀门三(11)、流量计后控制阀门三(13)，此时流量计一(6)、流量计二(9)、流量计三(12)停用；

步骤七、打开水流输出控制阀门(30)，此时耐高压密封容器(32)内水在恒定压力氮气推动下，经内输水管(31)、尼龙管三(34)、高压胶管(4)进入钻孔试验段；

步骤八、电子天平(33)质量示数的记录；首先按照30s的频率记录电子天平(33)显示的质量数，若在30s内(33)显示的质量示数无变化，则记录质量减少0.5g时的时刻；

步骤九、压水完成，依次关闭水流输出控制阀门(30)、控制阀门(22)，打开气体输出控制阀(36)，此时耐高压密封容器(32)内氮气排出，同时进行试验段内压力恢复试验；

步骤十、耐高压密封容器(32)内气体排净且压力恢复可停止时，即可将所有阀门恢复至步骤一时的状态；

步骤十一、流量计算。