一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件

技术领域

本实用新型属于水电水利工程钻孔高压压水试验技术领域，具体涉及一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件。

背景技术

高压压水试验是：在钻孔内用高压管路打压使橡胶栓塞膨胀，从而隔离需要进行高压压水测试的钻孔岩体，然后向隔离的测试岩体内注入高压水流，测量实时压力和流量，便可计算得到测段岩体的透水率和渗透系数。

传统的高压压水装置为：在上、下栓塞之间设置两条管路，一条是一根高压管，连通上下栓塞，使下栓塞能与上栓塞同时膨胀；另一条管路是一根压水花管，与上栓塞内过水钢管连通，用以给测段岩体压水。压水花管直径为栓塞直径一半，连接处为台阶状结构，在破碎岩体钻孔中容易发生卡钻等事故；高压管缠绕在压水花管上，在破碎岩体钻孔时容易磨损破坏，造成栓塞漏压，导致试验失败。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件，包括：上端水路分流件(30)、连接钻杆(40)和下端过水连接件(50)；

所述上端水路分流件(30)的上部与上栓塞(10)螺纹连接；所述上端水路分流件(30)的下部与所述连接钻杆(40)的上部螺纹连接；所述连接钻杆(40)的下部与所述下端过水连接件(50)的上部螺纹连接；所述下端过水连接件(50)的下部与下栓塞(70)螺纹连接；

所述上栓塞(10)的上栓塞内腔(12)中设置过水钢管(20)，并且，所述过水钢管(20)的外壁与所述上栓塞内腔(12)的内壁之间具有间隙，形成上栓塞过水通道(B1)；

所述下栓塞(70)的下栓塞内腔(72)中设置固定钢杆(60)，并且，所述固定钢杆(60)的外壁与所述下栓塞内腔(72)的内壁之间具有间隙，形成下栓塞过水通道(B2)；

所述上端水路分流件(30)具有上端轴向中心孔(35)以及位于所述上端轴向中心孔(35)两侧的上端轴向过水钻孔(37)；所述上端轴向中心孔(35)与所述过水钢管(20)的底部螺纹连接；并且，所述过水钢管(20)开设过水钢管过水孔(21)，所述上端水路分流件(30)开设径向压水钻孔(38)，所述径向压水钻孔(38)与所述过水钢管过水孔(21)连通，形成压水通道；

所述连接钻杆(40)的中心开设钻杆内过水孔(41)；

所述下端过水连接件(50)具有下端轴向中心孔(56)以及位于所述下端轴向中心孔(56)两侧的下端轴向过水钻孔(52)；所述下端轴向中心孔(56)与所述固定钢杆(60)螺纹连接；

所述上栓塞过水通道(B1)、所述上端轴向过水钻孔(37)、所述钻杆内过水孔(41)、所述下端轴向过水钻孔(52)和所述下栓塞过水通道(B2)按水流流向连通，形成栓塞间过水通道。

优选的，所述上端水路分流件(30)和所述上栓塞(10)的接触端面采用第一密封圈槽(31)密封连接；

所述过水钢管(20)和所述上端水路分流件(30)的上端轴向中心孔(35)之间通过第二密封圈槽(34)密封连接；

所述上端水路分流件(30)和所述连接钻杆(40)的接触端面采用第三密封圈槽(42)密封连接；

所述连接钻杆(40)和所述下端过水连接件(50)的接触端面采用第四密封圈槽(43)密封连接；

所述下端过水连接件(50)和所述下栓塞(70)的接触端面采用第五密封圈槽(55)密封连接。

优选的，所述上端水路分流件(30)的外表面设置上端紧固夹持卡台(33)，

所述下端过水连接件(50)的外表面设置下端紧固夹持卡台(53)。

本实用新型提供的一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件具有以下优点：

该组件与试验装置的其他相接部件等径并线性平滑过渡，避免了台阶状结构，减少了设备发生卡钻等事故的风险；将两路管路装置整合为一条管路组件，优化了高压软管，减少了高压软管破损导致试验失败的风险，且整个组件连接的螺纹均为大口径粗螺纹，结构更可靠，抗压、抗拉强度更高，在破碎钻孔的通过能力更强。

附图说明

图1为本实用新型的一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件的立体结构示意图；

图2为本实用新型的一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件的剖面图；

图3为本实用新型的一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件的上端水路分流件的剖面图；

图4为本实用新型的一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件的上端水路分流件的三维外观示意图。

其中：

10-上栓塞；11-上栓塞限制环；12-上栓塞内腔；

20-过水钢管；21-过水钢管过水孔；22-用于连接过水钢管下端的螺纹；

30-上端水路分流件；31-第一密封圈槽；32-上部内螺纹；33-上端紧固夹持卡台；34-第二密封圈槽；35-上端轴向中心孔；36-中部内螺纹；37-上端轴向过水钻孔；38-径向压水钻孔；39-下部内螺纹；

40-连接钻杆；41-钻杆内过水孔；42-第三密封圈槽；43-第四密封圈槽；

50-下端过水连接件；51-用于连接钻杆的内螺纹；52-下端轴向过水钻孔；53-下端紧固夹持卡台；54-用于连接下栓塞的内螺纹；55-第五密封圈槽；56-下端轴向中心孔；

60-固定钢杆；61-固定钢杆外螺纹；

70-下栓塞；71-下栓塞限制环；72-下栓塞内腔。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“外部”、“两端”、“中间”“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“布设”、“安装”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

本实用新型公开了一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件，装置主要包括上端水路分流件、连接钻杆、下端过水连接件。本实用新型适用于水电、水利、交通、矿山等工程地质原位测量技术领域，尤其是工程地质勘察现场岩体钻孔高压压水试验。

该组件与试验装置的其他相接部件等径并线性平滑过渡，避免了台阶状结构，减少了设备发生卡钻等事故的风险；将两路管路装置整合为一条管路组件，优化了高压软管，减少了高压软管破损导致试验失败的风险，且整个组件连接的螺纹均为大口径粗螺纹，结构更可靠，抗压、抗拉强度更高，在破碎钻孔的通过能力更强。

该组件利用设置纵向过水孔和径向压水孔两路水路通道，用“O”型密封圈分隔水路，组件外部两端分别与相连接的栓塞和钻杆等径并平滑过渡，从而形成过水通道和压水通道，具有结构可靠性更高的优点。

参考图1-图4，本实用新型提供一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件，包括：上端水路分流件30、连接钻杆40和下端过水连接件50；

上端水路分流件30的上部设置上部内螺纹32，从而与上栓塞10螺纹连接；上端水路分流件30的下部设置下部内螺纹39，从而与连接钻杆40的上部螺纹连接；连接钻杆40的下部与下端过水连接件50的上部螺纹连接；具体的，下端过水连接件50的上部具有用于连接钻杆的内螺纹51，进而与连接钻杆40的下部螺纹连接。

下端过水连接件50的下部与下栓塞70螺纹连接；具体的，下端过水连接件50的下部具有用于连接下栓塞的内螺纹54，从而与下栓塞70螺纹连接。

上栓塞10的上栓塞内腔12中设置过水钢管20，并且，过水钢管20的外壁与上栓塞内腔12的内壁之间具有间隙，形成上栓塞过水通道B1；

下栓塞70的下栓塞内腔72中设置固定钢杆60，并且，固定钢杆60的外壁与下栓塞内腔72的内壁之间具有间隙，形成下栓塞过水通道B2；

上端水路分流件30具有上端轴向中心孔35以及位于上端轴向中心孔35两侧的上端轴向过水钻孔37；上端轴向中心孔35与过水钢管20的底部螺纹连接；具体的，如图所示，上端轴向中心孔35，为上部直径大于下部直径的孔，其上部大孔为轴向无螺纹光滑中心大孔，下部小孔具有中部内螺纹36，并与水钢管20的底部螺纹连接。

并且，过水钢管20开设过水钢管过水孔21，上端水路分流件30开设径向压水钻孔38，径向压水钻孔38与过水钢管过水孔21连通，形成压水通道；

连接钻杆40的中心开设钻杆内过水孔41；

下端过水连接件50具有下端轴向中心孔56以及位于下端轴向中心孔56两侧的下端轴向过水钻孔52；下端轴向中心孔56与固定钢杆60螺纹连接；具体的，固定钢杆60具有固定钢杆外螺纹61，从而与下端轴向中心孔56螺纹连接；

上栓塞过水通道B1、上端轴向过水钻孔37、钻杆内过水孔41、下端轴向过水钻孔52和下栓塞过水通道B2按水流流向连通，形成栓塞间过水通道。

在具体实现上，上端水路分流件30和上栓塞10的接触端面采用第一密封圈槽31密封连接；过水钢管20和上端水路分流件30的上端轴向中心孔35之间通过第二密封圈槽34密封连接；上端水路分流件30和连接钻杆40的接触端面采用第三密封圈槽42密封连接；连接钻杆40和下端过水连接件50的接触端面采用第四密封圈槽43密封连接；下端过水连接件50和下栓塞70的接触端面采用第五密封圈槽55密封连接。

在具体实现上，上端水路分流件30的外表面设置上端紧固夹持卡台33，下端过水连接件50的外表面设置下端紧固夹持卡台53。

作为一种具体实现方式，本实用新型结构具有以下特点：

上端水路分流件30的两端分别与上栓塞10和连接钻杆40等径并线性平滑过渡，下端过水连接件50的两端分别与下栓塞70和连接钻杆40等径并线性平滑过渡，避免了台阶状结构，同时整个组件连接的螺纹均为大口径粗螺纹，结构更可靠，抗压、抗拉强度更高，在破碎钻孔的通过能力更强。

上端水路分流件30的上端轴向中心孔35为非贯通孔，且为上部大孔套下部小孔结构，大孔为光圆无螺纹孔，与上栓塞内过水钢管下端粗径部分等径；小孔设有螺纹，与上栓塞内过水钢管的下端细径部分通过螺纹连接。

上端水路分流件30的中心孔为非贯通孔，在其底端设有若干个径向贯通钻孔，一般为四个，与外界连通，可以将水压入测段钻孔。

上端水路分流件30的中心光圆大孔上设有三道“O”型密封圈槽，即：第二密封圈槽34，通过密封圈将本组件的过水管路和压水管路隔离，从而将栓塞内的膨胀压力和通过上栓塞内过水管压入钻孔测段岩体内的高压水流分隔开。

上端水路分流件30、下端过水连接件50与上下栓塞及钻杆连接的接触端面上设有“O”型密封圈槽，确保组件与设备装置其他部件连接的密封性。

上端水路分流件30、下端过水连接件50外壁上设有紧固卡台，以方便使用相应的工具对进行安装紧固和拆卸。

本实用新型的一种高压压水试验装置的栓塞间过水及压水组件，一种典型的实施例，其装配方式如下：

自上而下将高压压水装置孔内部分的各部件及组件如图1所示依次装配，上栓塞10、过水钢管20、上端水路分流件30、连接钻杆40、下端过水连接件50、下栓塞70和固定钢杆60通过螺纹分别连接，组件连接处端面通过“O”型圈槽及密封圈，即：第一密封圈槽31、第二密封圈槽34、第三密封圈槽42、第四密封圈槽43、第五密封圈槽55，确保密封性。

上栓塞10的上栓塞内腔12、上端水路分流件30的上端轴向过水钻孔37、连接钻杆40和钻杆内过水孔41、下端过水连接件50的下端轴向过水钻孔52和下栓塞70的下栓塞内腔连通，使上栓塞10和下栓塞70同时膨胀和卸压，实现过水通道。

上栓塞内的过水钢管20通过螺纹与上端水路分流件30的上端轴向中心孔35连接，使过水钢管20的过水钢管过水孔21与上端水路分流件30的径向压水钻孔38连通，同时，其上方的轴向无螺纹光滑中心大孔处设置的三道“O”型密封圈及槽配合，确保其与上栓塞10的高压密封性，以给测段钻孔进行高压压水试验。

本实用新型的有益效果是：

1、组件与试验装置的其他相接部件等径并线性平滑过渡，避免了台阶状结构，减少了设备发生卡钻等事故的风险；

2、将两路管路装置整合为一条管路组件，优化了高压软管，减少了高压软管破损导致试验失败的风险，且整个组件连接的螺纹均为大口径粗螺纹，结构更可靠，抗压、抗拉强度更高，在破碎钻孔的通过能力更强。

以上所述仅为本实用新型的一种较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。