[发明专利]一种干孔封隔栓塞控制阀

说明书

本发明公开了一种干孔封隔栓塞控制阀，控制阀包括同轴设置的卡位变径、限位套筒、活塞和阀体；卡位变径设置在限位套筒内部，且其上端伸出限位套筒的顶部；阀体位于限位套筒下方并与其固定连接；阀体内设置有第一腔体，活塞上下两端分别伸入限位套筒和第一腔体内部；卡位变径内部设置有过水通道，活塞上设置有与过水通道对接的进水孔，活塞上设置有与进水孔相连的出水孔，出水孔与第一腔体连通；阀体自上而下间隔设置有与第一腔体相连的第一流体通道、第二流体通道和卸压通道。优点是：实现了单通道水压致裂法加压方式下，通过依靠该控制阀的提升及下落，分别对封隔栓塞、压裂段加压及卸压，能够在干孔及低水位钻孔内开展水压致裂地应力测量试验。

技术领域

本发明涉及水压致裂法应力测量领域，尤其涉及一种干孔封隔栓塞控制阀。

背景技术

地应力是存在于地层中的天然应力，它是造成地下厂房及其他地下工程变形、破坏的根本作用力。因此，地应力的大小、方向直接影响到地下工程围岩的稳定性，测量地下工程初始应力，研究围岩的应力分布特征是进行地下工程围岩稳定性分析以及实现地下工程开挖设计科学化的必要前提。水压致裂法是地应力测量应用最广泛最普遍的方法，这种方法的原理是利用一对可膨胀的橡胶栓塞，在预定的测试深度封隔一段岩体钻孔，然后向封隔段注入液体介质，液体压力逐渐升高，压迫被封隔的岩体发生破裂，进而，根据压裂过程中的液体压力曲线特征值，获得测量段的地应力大小和方向。

水压致裂法地应力测量有单通道和双通道两种液体加压方式，其中单通道法设备简单，安装拆卸方便。单通道测试时，首先要通过钻杆对橡胶封隔栓塞加压，上下两个橡胶栓塞同时膨胀，被这两个膨胀的橡胶栓塞封隔的钻孔岩体为试验段，下放的上封隔栓塞上方的控制阀，切换流体通道到试验段，对试验段进行泵液打压(此时上下两个橡胶封隔栓塞仍为膨胀保压状态)，直至封隔段钻孔岩体破裂，记录试验过程中泵入的液体压力变化曲线，根据特征值计算地应力大小，这就完成了一段测试；之后提升钻杆及控制阀，使钻杆与橡胶封隔栓塞连通，卸掉封隔栓塞中的压力，使其在自身弹性状态下恢复原状，进行下一段测试。

给设备加压的装置位于孔口地面，当测试段较深时，如果钻孔孔内无水，而连接加压装置与封隔栓塞的钻杆内是满水状态，此时橡胶封隔栓塞外没有外水压力，内部承受上方钻杆内的水柱内水压力，封隔栓塞在水柱压力下无法恢复原状，处于膨胀状态，紧贴孔壁，形成卡钻现象，无法上下移动进行下一测段测试工作，强行提拉，容易造成封隔栓塞的破损甚至是设备断裂脱落。因此，在干钻孔、低水位或地层渗漏严重情况下进行测试难度非常大，甚至造成失败、设备损坏，现有技术使用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种干孔封隔栓塞控制阀，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种干孔封隔栓塞控制阀，所述控制阀包括同轴设置的卡位变径、限位套筒、活塞和阀体；所述限位套筒内部中空且下端敞口设置，所述卡位变径设置在所述限位套筒内部，且其上端伸出所述限位套筒的顶部；所述阀体位于所述限位套筒下方并与其固定连接；所述阀体内设置有与其同轴且贯穿其顶部的第一腔体，所述活塞上下两端分别对应伸入所述限位套筒内部和所述第一腔体内部，且所述活塞的上表面与所述卡位变径的下表面对应接触固定；所述卡位变径内部设置有与其同轴且贯穿其上下两端的过水通道，所述活塞上设置有与其同轴的进水孔，所述进水孔贯穿所述活塞的顶部与所述过水通道对接，所述活塞上设置有与所述进水孔相连的出水孔，所述出水孔与所述第一腔体连通；所述阀体自上而下间隔设置有与所述第一腔体相连的第一流体通道、第二流体通道和卸压通道，所述活塞在所述第一腔体内上下移动，以令所述出水孔与所述第一流体通道或第二流体通道或卸压通道连通。

优选的，所述第一流体通道和所述第二流体通道均自上而下延伸；且所述第一流体通道和所述第二流体通道在所述阀体的径向上相距一定距离，所述第一流体通道和所述第二流体通道均与所述阀体内壁相距一定距离。