[发明专利]一种高压水转换控制装置和应力测量系统

说明书

本发明提供了一种高压水转换控制装置和应力测量系统，涉及地应力测量技术领域。该高压水转换控制装置包括阀体和阀芯杆；阀体内设置有阀腔；阀芯杆的插入端伸入到阀腔内，阀芯杆的连接端用于与钻杆连接；阀腔包括沿其轴向依次设置的压裂腔、坐封腔和泄水腔，压裂腔靠近阀芯杆的插入端；阀体内还设置有与压裂腔连通的压裂管路、与坐封腔连通的坐封管路，以及与泄水腔连通的泄水口；靠近阀芯杆的插入端的位置设置有出水口，由出水口朝向连接端延伸出注水管路；阀芯杆能够在阀腔内沿着轴向移动，以使出水口分别连通压裂腔、坐封腔和泄水腔。本发明解决了现有钻杆重量对封隔器施加较大压力，存在压爆封隔器的安全隐患的技术问题。

技术领域

本发明涉及地应力测量技术领域，尤其是涉及一种高压水转换控制装置和应力测量系统。

背景技术

水压致裂法是进行深井地应力测量最有效的手段。水压致裂地应力测量系统分为双管地应力测量系统和单管地应力测量系统，当开展数千米深井地应力测量时，由于单管装置管路简单、可操作性强，一般均采用单管地应力测量系统。单管水压致裂地应力测量系统由密封钻杆充当高压水管路，实验用水从地表到达井下深部后，由高压水转换控制装置进行控制，分别实现封隔器坐封、封隔段岩石压裂、封隔器解封泄水等一些系列测量步骤程序。现有的井下高压水转换控制装置具有坐封、压裂及泄水功能，测量时在跨接式封隔器、井下高压水转换控制装置自重作用下处于坐封位置，钻杆高压水路通过控制装置阀体坐封水路与封隔器联通，可实现坐封操作。坐封完成后，跨接式双封隔器与孔壁紧密贴压在一起，此时下放钻杆，井下高压水转换控制装置转换到压裂位置，钻杆高压水路通过井下高压水转换控制装置阀体压裂水路与岩石密闭压裂腔联通，可实现压裂操作。压裂完成后，上提钻杆使钻杆高压水路通过井下高压水转换控制装置阀体中泄水水路与外界相通，实现往钻孔中泄水、解封封隔器，一个完整的水压致裂测量过程至此完成。

现有的井下高压水转换控制装置具有坐封、压裂及泄水功能，三种功能的位置关系为：当装置中心杆出水孔在最上部位置时，可实现坐封功能；当装置中心杆出水孔在最下部位置时，可实现压裂功能；当装置中心杆出水孔在中部合适位置时，可实现泄水解封功能。现有的井下高压水转换控制装置具有的客观缺点主要体现在以下几个方面：泄水、压裂两种功能的有效行程很短，在提升和下落钻杆的过程中，对准确判断装置中心杆出水孔位置有一定难度；由于泄水功能位于坐封功能、压裂功能之间，当从坐封位置转换到压裂位置，中间要经过泄水位置，这样常常由于封隔器泄水造成坐封失效，严重影响试验成功率或造成试验失败；由于压裂功能有效形成短，且位于装置最下部，因此为实现压裂功能，上面钻杆的重量不可避免地会压到已经坐封的封隔器上，在千米以上深孔测量时，上部过重的钻杆重量就会压爆封隔器，致使试验失败。

现有的水压致裂地应力测量高压水转换控制装置，由于自身的一些技术特点和技术局限，进行千米以上深井测量时难度很大。当需要进行千米以上深井测量时，还需要阀体结构、功能进行创新性设计，以适应深井测量中各种复杂工况。

基于此，本发明提供了一种高压水转换控制装置和应力测量系统以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压水转换控制装置，以解决现有技术中存在的钻杆重量对封隔器施加较大压力，存在压爆封隔器的安全隐患的技术问题。

本发明的目的还在于提供一种应力测量系统,所述应力测量系统包括上述高压水转换控制装置，用于解决存在的钻杆重量对封隔器施加较大压力，存在压爆封隔器的安全隐患的技术问题。

基于上述第一目的，本发明提供了一种高压水转换控制装置，包括阀体和阀芯杆；

所述阀体内设置有阀腔；所述阀芯杆的插入端伸入到所述阀腔内，所述阀芯杆的连接端用于与钻杆连接；

所述阀腔包括沿其轴向由上至下依次设置的压裂腔、坐封腔和泄水腔，所述压裂腔靠近所述阀芯杆的插入端；所述阀体内还设置有与所述压裂腔连通的压裂管路、与所述坐封腔连通的坐封管路，以及与所述泄水腔连通的泄水口；