[发明专利]一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：包括外筒（1）、半合组件（2）、花芯筒（3）、缝隙切换阀（5）、缝隙全开阀（15）和端盖（7），所述半合组件（2）固定安装在外筒（1）内部下侧，所述半合组件（2）包括两块半合板（2a）和若干螺栓，两块半合板（2a）通过螺栓固定，并围合形成一圆柱形腔体，所述花芯筒（3）为圆柱形结构，所述花芯筒（3）置于该圆柱形腔体内，所述缝隙切换阀（5）固定在花芯轴A（4）上，所述缝隙全开阀（15）固定在花芯轴B（14）上，所述花芯筒（3）的同一圆周上开设有多条沿轴向延伸且缝宽互不相同的缝隙（3a），所述花芯筒（3）的中心位置开有可供花芯轴A（4）或花芯轴B（14）穿过的通孔（3b），所述花芯筒（3）的上端面位于缝隙切换阀（5）或缝隙全开阀（15）的下方，所述端盖（7）密封连接在外筒（1）的上端，所述端盖（7）上分别安装有三通阀（8）和压力表（9）。

2.根据权利要求1所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述花芯轴A（4）和花芯轴B（14）上分别套装有可上下滑动的移动垫片（6），所述移动垫片（6）的外边缘与外筒（1）的内壁之间为间隙配合。

3.根据权利要求2所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述外筒（1）内部设有环状台阶（1a）；当单一缝宽试验或n条不同缝宽逐一试验时：所述缝隙切换阀（5）卡合在环状台阶（1a）的上方；当n条不同缝宽组合试验时：所述缝隙全开阀（15）卡合在环状台阶（1a）的上方，并在相应缝隙（3a）内插入等缝宽的堵缝板（16），其中n不大于缝隙（3a）的条数。

4.根据权利要求3所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述半合板（2a）包括板体（2a1）、内台阶面（2a2）、法兰（2a3）和加强肋条（2a4），所述板体（2a1）为半圆柱筒体结构，所述板体（2a1）的下端内侧设有内台阶面（2a2），所述板体（2a1）的下端外侧设有法兰（2a3），所述板体（2a1）的外壁上间隔设置有多个加强肋条（2a4），加强肋条（2a4）的两端分别开有螺栓孔，两个半合板（2a）固定时，通过螺栓穿过对应的螺栓孔进行锁紧固定。

5.根据权利要求4所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述花芯筒（3）的下端抵接在内台阶面（2a2）上，所述半合板（2a）的上端抵接在环状台阶（1a）的下表面上。

6.根据权利要求1所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：每条所述缝隙（3a）的边缘处沿花芯筒（3）的轴向设置有刻度线（3c），所述花芯筒（3）底端面标注缝隙中心刻度线及缝宽值（3d）。

7.根据权利要求3所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述缝隙切换阀（5）的板面上开有下料口A（5a），所述下料口A（5a）仅能与花芯筒（3）上的其中一条缝隙（3a）连通，所述下料口A（5a）的下方设置有刀口A（5b），所述下料口A（5a）的上方设置有凸台（5c）；所述缝隙全开阀（15）的板面上开有下料口B（15a），所述下料口B（15a）能够与花芯筒（3）上的所有缝隙（3a）连通，所述下料口B（15a）的下方设置有刀口B（15b）。

8.根据权利要求1所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述花芯筒（3）的下方设置有刻度盘（11）；当单一缝宽试验或n条不同缝宽逐一试验时：所述刻度盘（11）通过螺母固定在花芯轴A（4）上；当n条不同缝宽组合试验时：所述刻度盘（11）通过螺母固定在花芯轴B（14）上，其中n不大于缝隙（3a）的条数。

9.根据权利要求7所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：所述端盖（7）的侧壁上对称固定有把手（10），所述外筒（1）的外壁上固定有悬挂盘（12），所述悬挂盘（12）能够卡入固定在移动支架上的悬挂槽（13）内。

10.一种多模式测试钻探堵漏试验方法，使用如权利要求9所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，其特征在于：包括以下步骤：

一、单一缝宽试验，具体包括以下子步骤：

A1、将悬挂槽（13）固定在移动支架上，将所述多模式测试钻探堵漏试验装置通过悬挂盘（12）卡入悬挂槽（13）内；

A2、将花芯筒（3）装入半合组件（2）内，并通过螺栓拼合两个半合板（2a），从外筒（1）的底端插入外筒（1）内，通过螺栓穿过法兰（2a3）上的螺栓孔，并将半合组件（2）和花芯筒（3）固定外筒（1）上；

A3、将固定有缝隙切换阀（5）的花芯轴A（4）从外筒（1）的顶端插入花芯筒（3）的通孔（3b），使缝隙切换阀（5）紧贴环状台阶（1a）的上表面上，将下料口A（5a）与其中一条缝隙（3a）对齐；

A4、将刻度盘（11）用螺栓固定在花芯轴A（4）上，通过刻度盘（11）与花芯筒（3）的缝隙中心线进行二次精确对位；

A5、从外筒（1）的上端装入堵漏测试材料，在花芯轴A（4）上套装移动垫片（6），将端盖（7）锁紧在外筒（1）的上端，形成装料腔密闭空间，将三通阀（8）和压力表（9）分别安装在端盖（7）上，通过三通阀（8）与高压气瓶连接，在花芯筒（3）的下方放置收集筒；

A6、准备记录表格、秒表和钢尺，缓慢打开减压阀，分级加压测试，记录数据包括试验缝宽B，某时刻t对应的压力P，材料填充深度L、漏失量V，其中数值L采用钢尺从花芯筒（3）底面预留缝隙口处进行测量，其在定压力作用下逐渐趋稳，或承受不住压力而泄压；

A7、达到预定压力或封堵破坏，关闭进气阀，并通过三通阀（8）缓慢泄压；

A8、若封堵破坏，则试验结束，关气泄压，取出打开半合组件（2），从花芯筒（3）侧面观察并记录材料填充粒径情况，拆卸清洗仪器；

A9、若达到预定压力，则用扳手旋转花芯轴A（4），带动缝隙切换阀（5）转动，刀口A（5b）消除“假堵”现象，凸台（5c）对堵漏材料进行适当搅拌；

A10、通过刻度盘(11)将已测缝隙再次对位，重新缓慢分级加压测试，记录相关数据，复测承压值会低于初始值，但能真实反映堵漏承压能力；

A11、试验结束，关气泄压，取出打开半合组件（2），从花芯筒（3）侧面观察并记录材料填充粒径情况，拆卸清洗试验装置；

二、n条不同缝宽逐一试验，其中n不大于缝隙（3a）的数量，具体包括以下子步骤：

B1、执行单一缝宽试验步骤A1-A10；

B2、若某一缝宽测试结果达标，则关气泄压，不用拆卸试验装置且不重新装料，通过扳手旋转花芯轴A（4），带动缝隙切换阀（5）转动，刀口A（5b）消除“假堵”现象，将刻度盘（11）的0刻度线对准下一测试缝隙（3a），执行步骤A6-A10，重复操作不同缝宽试验直至试验结束，一般从小缝宽向大缝宽进行测试；

三、n条不同缝宽组合试验，其中n不大于缝隙（3a）的数量，具体包括以下子步骤：

C1、将悬挂槽（13）固定在移动支架上，将所述多模式测试钻探堵漏试验装置通过悬挂盘（12）卡入悬挂槽（13）内；

C2、将花芯筒（3）装入半合组件（2）内，并通过螺栓拼合两个半合板（2a），从外筒（1）的底端插入外筒（1）内，通过螺栓穿过法兰（2a3）上的螺栓孔，并将半合组件（2）和花芯筒（3）固定外筒（1）上；

C3、将固定有缝隙全开阀（15）的花芯轴B（14）从外筒（1）的顶端插入花芯筒（3）的通孔（3b），使缝隙全开阀（15）紧贴环状台阶（1a）的上表面上，将刀口B（15b）与所有缝隙（3a）错开，将不测的缝隙（3a）用堵缝板（16）堵住，未堵的缝隙（3a）为待测缝隙；

C4、将刻度盘（11）用螺栓固定在花芯轴B（14）上，通过刻度盘（11）与花芯筒（3）的特定缝隙中心线进行二次精确对位，使刀口B（15b）与所有缝隙（3a）错开；

C5、从外筒（1）的上端装入堵漏测试材料，在花芯轴B（14）上套装移动垫片（6），将端盖（7）锁紧在外筒（1）的上端，形成装料腔密闭空间，将三通阀（8）和压力表（9）分别安装在端盖（7）上，通过三通阀（8）与高压气瓶连接，在三通阀（8）上安装加压阀，在花芯筒（3）的下方放置收集筒；

C6、准备记录表格、秒表和钢尺，缓慢打开减压阀，分级加压测试，记录数据包括试验缝宽B，某时刻t对应的压力P，材料填充深度L、漏失量V，其中数值L采用钢尺从花芯筒（3）底面预留缝隙口处进行测量，其在定压力作用下逐渐趋稳，或承受不住压力而泄压；

C7、达到预定压力或封堵破坏，关闭进气阀，并通过三通阀（8）缓慢泄压；

C8、若封堵破坏，则试验结束，关气泄压，取出打开半合组件（2），从花芯筒（3）侧面观察并记录材料填充粒径情况，拆卸清洗仪器；

C9、若达到预定压力，则用扳手旋转花芯轴B（14），带动缝隙全开阀（15）转动，刀口B（15b）消除“假堵”现象；

C10、通过刻度盘（11）与花芯筒（3）的特定缝隙中心线进行精确对位；使刀口B（15b）与所有缝隙（3a）错开，重新缓慢分级加压测试，记录相关数据，复测承压值会低于初始值，但能真实反映堵漏承压能力；

C11、试验结束，关气泄压，取出打开半合组件（2），从花芯筒（3）侧面观察并记录材料填充粒径情况，拆卸清洗试验装置。