[发明专利]一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置及方法

权利要求书

1.一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，包括置于钻孔中的上封隔器和下封隔器，上封隔器和下封隔器的中心以压裂段中心花管进行连接，上封隔器与下封隔器的橡胶筒通过上下封隔器连接油管连通，其特征在于：还包括与钻杆的下端连接的推拉保水泄压装置，所述推拉保水泄压装置包括主体、设于主体的阀塞滑动腔、封隔器流体通道、泄压流体通道、中心杆流体通道以及与钻杆相连且可在阀塞滑动腔中上下运动的推拉阀塞，推拉阀塞内设有内置活塞滑动腔以及可在内置活塞滑动腔中上下移动的内置活塞，内置活塞下部设有弹簧导向杆及套设于弹簧导向杆的预应力弹簧，弹簧导向杆下方设有固定于中心管接口的活塞限位器以对弹簧导向杆进行限位，中心管接口作为推拉保水泄压装置的中心出水口与上封隔器的上端中心连接。

2.如权利要求1所述的适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，其特征在于：初始状态下内置推拉阀塞拉伸时，上封隔器的橡胶筒通过封隔器流体通道、内置活塞滑动腔、泄压流体通道与钻孔连通，形成泄压回路；加压状态下推拉阀塞拉伸时，内置活塞下滑关闭泄压流体通道，与钻孔空间形成隔断，钻杆的中心通道压力水经封隔器流体通道进入上封隔器达到座封目的；座封完成后，缓慢下落钻杆，在钻杆自重与封隔器摩擦阻力作用下，推拉阀塞闭合，钻杆的中心通道压力水通过中心杆流体通道与中心管接口连接，此时可进行压裂试验；压裂试验完成后，缓慢提升钻杆使推拉阀塞完全拉伸，此时在内置活塞滑动腔内密封圈的摩擦阻力与预应力弹簧的作用力下，推拉保水泄压装置恢复到初始状态，封隔器压力水流入钻孔内完成泄压。

3.如权利要求2所述的适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，其特征在于：所述推拉保水泄压装置还包括用于与钻杆连接的钻杆接口，推拉阀塞的上部设有与内置活塞滑动腔和钻杆接口连通的连接腔，所述连接腔可将钻杆的水流通过钻杆导入内置活塞滑动腔，进而推动内置活塞向下运动。

4.如权利要求2所述的适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，其特征在于：所述拉阀塞侧壁上中下三个横截面上设有三组出水孔，分别是推拉阀塞侧壁第一出水孔、推拉阀塞侧壁第二出水孔、推拉阀塞侧壁第三出水孔；内置活塞的一横截面上设有内置活塞侧壁出水孔，推拉阀塞侧壁第二出水孔和拉阀塞侧壁第三出水孔均与内置活塞滑动腔连通，推拉阀塞侧壁第一出水孔位于内置活塞上部，不与活塞滑动腔连通；

初始状态下内置推拉阀塞拉伸时，内置活塞侧壁出水孔、推拉阀塞侧壁第二出水孔与设于主体的封隔器流体通道连通，封隔器流体通道的一端与推拉阀塞侧壁第二出水孔连通，另一端通过上封隔器油管接口与上封隔器连接油管连通,上封隔器连接油管与上封隔器的橡胶筒连接；推拉阀塞侧壁第三出水孔与设于主体的泄压流体通道连通，泄压流体通道的一端经拉阀塞侧壁第三出水孔、内置活塞滑动腔、内置活塞侧壁出水孔、推拉阀塞侧壁第二出水孔、封隔器流体通道连通上封隔器，另一端设置泄压孔止回板以连通钻孔空间，从而形成所述泄压回路；

加压状态下推拉阀塞拉伸时，内置活塞下滑，封隔推拉阀塞侧壁第三出水孔，从而关闭泄压流体通道，与钻孔空间形成隔断；座封完成后，缓慢下落钻杆，在钻杆自重与封隔器摩擦阻力作用下，推拉阀塞闭合，推拉阀塞侧壁第一出水孔与设于主体的中心杆流体通道连通。

5.如权利要求1所述的适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压装置，其特征在于：所述主体由上部主体、下部主体组装而成。

6.一种适用于深水位钻孔地应力测试的保水泄压方法，其特征在于采用权利要求1-5中任一项所述装置进行，所述方法包括如下步骤：

第一步，使用起吊系统将与钻杆连接的管路接头提起一定高度，确保推拉保水泄压装置内推拉阀塞处于拉伸状态且有足够的行程空间，此时推拉保水泄压装置处于初始状态；

第二步，高压水泵逐渐加压使内置活塞压缩预应力弹簧逐渐向下滑动直至钻杆水路与封隔器流体通道连通，弹簧导向杆伸入活塞限位器控制预应力弹簧的压缩路径，接着逐步加压至指定压力，使上、下封隔器膨胀并紧贴在钻孔壁上；

第三步，操作起吊系统使钻杆平缓下落，保水泄压装置的推拉阀塞完全闭合后，满水钻杆的自重会与上、下封隔器在孔壁上产生的摩擦阻力平衡，导致钻杆自然停止下降，此时活塞限位器限制内置活塞活动并推动其到达内置活塞滑动腔顶部，此时钻杆内水经推拉阀塞侧壁推拉阀塞侧壁第一出水孔、中心杆流体通道、活塞限位器出水孔、中心管接口和上封隔器的中心管进入压裂段中心花管；

第四步，在第三步状态下通过高压水泵对压裂段进行加压及数据采集，数据采集完成后，操作起吊系统使钻杆缓慢提升，直至推拉保水泄压装置内推拉阀塞处于完全拉伸状态，此时内置活塞在推拉阀塞密封圈的摩擦作用和预应力弹簧的预应力作用下，封闭钻杆内的水头，而上、下封隔器胶囊内压力水会沿着封隔器流体通道、推拉阀塞侧壁第二出水孔、内置活塞侧壁出水孔、内置活塞弹簧压缩仓、内置活塞滑动腔和泄压流体通道流入钻孔，达到泄压的目的；上、下封隔器泄压完全后恢复初始状态；

第五步，通过操作起吊系统和增减钻杆移动测试装置至下一测段，重复以上过程即可实现下一测段的快速连续测试。