一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法

一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法

摘要：本发明涉及一种多模式测试钻探堵漏试验装置，包括外筒、半合组件、花芯筒、缝隙切换阀、缝隙全开阀和端盖等，半合组件固定安装在外筒内部下侧，花芯筒置于半合组件内，花芯筒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，端盖密封连接在外筒的上端；还公开了其试验方法。本发明的优点在于：实现了装置在缝隙可测范围、缝隙表面粗糙度代表性、缝隙集成度、试验模式多样性、消“假堵”能力、试验参数完整性、封堵效果可视性、测试压力范围、装置便捷性等方面性能得到提升，提高了试验的可重复性，增加了试验数据的可靠度，可在此基础上有望进一步优化评价体系，推动科学堵漏研究和堵漏产品开发。

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202011203465.9

专利申请（专利权）人：四川省地质矿产勘查开发局四0三地质队
权利人地址：四川省乐山市峨眉山市绥山镇兴隆街

专利发明（设计）人： 王志祥 ,韩庆 ,欧涛 ,许非 ,袁愉波 ,谢军 ,周小龙 ,张强 ,贾光强 ,兰沁

主权利要求:一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法
技术领域
[0001] 本发明涉及钻探堵漏技术领域，特别是一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法。
背景技术
[0002] 钻孔漏失对钻孔安全、泥浆成本、钻孔结构等影响很大，其影响程度与缝隙（孔隙）深度、尺寸、连通性以及地层水文条件、钻井泥浆工艺等诸多因素息息相关，钻孔漏失及处理方式面临难观察、难处理、难评定的不利状况。对于泥浆有进无出的恶性漏失，至今无一可靠的技术，主要依靠工程经验解决问题。因此，钻孔堵漏非常重要，但同时仍是一项世界性技术难题。
[0003] 地质岩心钻探规程中堵漏并无推荐的试验装置，以市场现有QD‑2堵漏仪为分析对象，其具有以下缺点：
[0004] 1、该装置设计不同缝宽缝隙板5条，共5个组件，缝宽1‑5mm，缝长35mm，缝深50mm，缝表面光滑。根据现有数据及地层实际，1‑5mm的缝宽模拟稍窄，50mm缝深模拟太短，其不能在较宽尺度范围收集数据，实际钻孔缝隙宽度和堵漏材料的填充深度变化范围较大。地层缝隙因构造、地下水等原因，表面基本具有一定粗糙度，光滑的缝表面粗糙度设计与钻孔实际也不太相符；
[0005] 2、该装置1次装配只能做1条缝宽试验，切换缝隙需要重新拆卸安装，比较麻烦，更无法实现多缝宽组合试验；
[0006] 3、该装置不具备消除“假堵”现象的结构，室内试验时可重复行差，依此试验数据进行研究的公开成果基本没有，施工队伍基本不用；
[0007] 4、该装置可记录试验参数主要为缝宽B、压力p、时间t、滤（漏）失量V等参数，材料填充深度L最大50mm，且无法实时测量；
[0008] 5、该装置在缝隙延深方向不能方便观察堵漏材料填充粒径分布等规律；
[0009] 6、该装置设计工作压力7MPa，能模拟堵漏材料最大约700m钻孔液柱承压能力，但材料实际承压能力可能要求更大；
[0010] 7、该装置整体配套较为笨重，测试操作繁琐，施工现场使用不便。
[0011] 另外，对其它专利产品经研究分析，对岩心钻探堵漏要求匹配度不高。
发明内容
[0012] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多模式测试钻探堵漏试验装置及试验方法，对现有试验装置重新进行了结构设计，使装置在可测缝隙范围、缝隙集成度、试验模式多样性、消“假堵”功能设计、试验参数完整性、填充效果可视性、测试压力范围、装置便捷性等方面性能得到提升，努力为科学堵漏研究及堵漏产品开发提供数据支撑，缓解现阶段钻探堵漏面临“材料易寻，效果难定”的艰难局面。
[0013] 本发明的目的通过以下技术方案来实现：
[0014] 一种多模式测试钻探堵漏试验装置，包括外筒、半合组件、花芯筒、缝隙切换阀、缝隙全开阀和端盖等，所述半合组件固定安装在外筒内部下侧，所述半合组件包括两块半合板和若干螺栓，两块半合板通过螺栓固定，并围合形成一圆柱形腔体，所述花芯筒为圆柱形结构，所述花芯筒置于该圆柱形腔体内，所述缝隙切换阀固定在花芯轴A上，所述缝隙全开阀固定在花芯轴B上，所述花芯筒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，所述花芯筒的中心位置开有可供花芯轴A或花芯轴B穿过的通孔，所述花芯筒的上端面位于缝隙切换阀或缝隙全开阀的下方，所述端盖密封连接在外筒的上端，所述端盖上分别安装有三通阀和压力表。
[0015] 进一步地，所述花芯轴A和花芯轴B上分别套装有可上下滑动的移动垫片，所述移动垫片的外边缘与外筒的内壁之间为间隙配合。
[0016] 进一步地，所述外筒内部设有环状台阶；当单一缝宽试验或n条不同缝宽逐一试验时：所述缝隙切换阀卡合在环状台阶的上方；当n条不同缝宽组合试验时：所述缝隙全开阀卡合在环状台阶的上方，并在相应不测缝隙内插入等缝宽的堵缝板，其中n不大于缝隙的条数。
[0017] 进一步地，所述半合板包括板体、内台阶面、法兰和加强肋条，所述板体为半圆柱筒体结构，所述板体的下端内侧设有内台阶面，所述板体的下端外侧设有法兰，所述板体的外壁上间隔设置有多个加强肋条，加强肋条的两端分别开有螺栓孔，两个半合板固定时，通过螺栓穿过对应的螺栓孔进行锁紧固定。
[0018] 进一步地，所述花芯筒的下端抵接在内台阶面上，所述半合板的上端抵接在环状台阶的下表面上。
[0019] 进一步地，每条所述缝隙的边缘处沿花芯筒的轴向设置有刻度线，花芯筒底端面标注缝隙中心刻度线及缝宽值。
[0020] 进一步地，所述缝隙切换阀的板面上开有下料口A，所述下料口A仅能与花芯筒上的其中一条缝隙连通，所述下料口A的下方设置有刀口A，所述下料口A的上方设置有凸台；所述缝隙全开阀的板面上开有下料口B，所述下料口B能够与花芯筒上的所有缝隙连通，所述下料口B的下方设置有刀口B。
[0021] 进一步地，所述花芯筒的下方设置有刻度盘；当单一缝宽试验或n条不同缝宽逐一试验时：所述刻度盘通过螺母固定在花芯轴A上；当n条不同缝宽组合试验时：所述刻度盘通过螺母固定在花芯轴B上，其中n不大于缝隙的条数。
[0022] 进一步地，所述端盖的侧壁上对称固定有把手，所述外筒的外壁上固定有悬挂盘，所述悬挂盘能够卡入固定在移动支架上的悬挂槽内。
[0023] 一种多模式测试钻探堵漏试验方法，使用所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，包括以下步骤：
[0024] 一、单一缝宽试验，具体包括以下子步骤：
[0025] A1、将悬挂槽固定在移动支架上，将所述多模式测试钻探堵漏试验装置通过悬挂盘卡入悬挂槽内；
[0026] A2、将花芯筒装入半合组件内，并通过螺栓拼合两个半合板，从外筒的底端插入外筒内，通过螺栓穿过法兰上的螺栓孔，并将半合组件和花芯筒固定外筒上；
[0027] A3、将固定有缝隙切换阀的花芯轴A从外筒的顶端插入花芯筒的通孔，使缝隙切换阀紧贴环状台阶的上表面上，将下料口A与其中一条缝隙对齐；
[0028] A4、将刻度盘用螺栓固定在花芯轴A上，通过刻度盘与花芯筒的缝隙中心线进行二次精确对位；
[0029] A5、从外筒的上端装入堵漏测试材料，在花芯轴A上套装移动垫片，将端盖锁紧在外筒的上端，形成装料腔密闭空间，将三通阀和压力表分别安装在端盖上，通过三通阀与高压气瓶连接，在花芯筒的下方放置收集筒；
[0030] 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；
[0031] A7、达到预定压力或封堵破坏，关闭进气阀，并通过三通阀缓慢泄压；
[0032] A8、若封堵破坏，则试验结束，关气泄压，取出打开半合组件，从花芯筒侧面观察并记录材料填充粒径等情况，拆卸清洗仪器；
[0033] A9、若达到预定压力，则用扳手旋转花芯轴A，带动缝隙切换阀转动，刀口消除“假堵”现象，凸台对堵漏材料进行适当搅拌；
[0034] A10、通过刻度盘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；
[0035] A11、试验结束，关气泄压，取出打开半合组件，从花芯筒侧面观察并记录材料填充粒径等情况，拆卸清洗试验装置；
[0036] 二、n条不同缝宽逐一试验，其中n不大于缝隙的数量，具体包括以下子步骤：
[0037] B1、执行单一缝宽试验步骤A1‑A10；
[0038] 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，带动缝隙切换阀转动，刀口消除“假堵”现象，将刻度盘的0刻度线对准下一测试缝隙，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。
[0039] 三、n条不同缝宽组合试验，其中n不大于缝隙的数量，具体包括以下子步骤：
[0040] C1、将悬挂槽固定在移动支架上，将所述多模式测试钻探堵漏试验装置通过悬挂盘卡入悬挂槽内；
[0041] C2、将花芯筒装入半合组件内，并通过螺栓拼合两个半合板，从外筒的底端插入外筒内，通过螺栓穿过法兰上的螺栓孔，并将半合组件和花芯筒固定外筒上；
[0042] C3、将固定有缝隙全开阀的花芯轴B从外筒的顶端插入花芯筒的通孔，使缝隙全开阀紧贴环状台阶的上表面上，将刀口B与所有缝隙错开，将不测的缝隙用堵缝板堵住，未堵的缝隙为待测缝隙；
[0043] C4、将刻度盘用螺栓固定在花芯轴B上，通过刻度盘与花芯筒的特定缝隙中心线进行二次精确对位，使刀口B与所有缝隙错开；
[0044] C5、从外筒的上端装入堵漏测试材料，在花芯轴B上套装移动垫片，将端盖锁紧在外筒的上端，形成装料腔密闭空间，将三通阀和压力表分别安装在端盖上，通过三通阀与高压气瓶连接，在三通阀上安装加压阀，在花芯筒的下方放置收集筒；
[0045] 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；
[0046] C7、达到预定压力或封堵破坏，关闭进气阀，并通过三通阀缓慢泄压；
[0047] C8、若封堵破坏，则试验结束，关气泄压，取出打开半合组件，从花芯筒侧面观察并记录材料填充粒径等情况，拆卸清洗仪器；
[0048] C9、若达到预定压力，则用扳手旋转花芯轴B，带动缝隙全开阀转动，刀口B消除“假堵”现象；
[0049] C10、通过刻度盘与花芯筒的特定缝隙中心线进行精确对位；使刀口B与所有缝隙错开，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；
[0050] C11、试验结束，关气泄压，取出打开半合组件，从花芯筒侧面观察并记录材料填充粒径等情况，拆卸清洗试验装置。
[0051] 本发明具有以下优点：
[0052] 1、本发明对现有堵漏试验装置进行了大量改进，从产品核心结构上采特殊方案，实现了装置在缝隙可测范围、缝隙表面粗糙度代表性、缝隙集成度、试验模式多样性、消“假堵”能力、试验参数完整性、封堵效果可视性、测试压力范围、装置便捷性等方面性能得到提升，提高了试验的可重复性，增加了试验数据的可靠度，可在此基础上有望进一步优化评价体系，推动科学堵漏研究和堵漏产品开发。
[0053] 2、本发明能够实现多模式试验，包括“单一缝宽试验”、“n条不同缝宽逐一试验”、“n条不同缝宽组合试验”，且每种模式仅一次装配就能实现全过程操作。
[0054] 3、本发明通过在缝隙切换阀和缝隙全开阀下方分别设置刀口，在转动缝隙切换阀和缝隙全开阀时，刀口将花芯筒顶面的堵漏材料进行刮除，可消除“假堵”现象，在缝隙切换阀的上方设置凸台，转动时，可对其上方的堵漏材料进行搅拌。
附图说明
[0055] 图1为本发明的结构示意图；
[0056] 图2为本发明的爆炸结构示意图；
[0057] 图3为本发明的纵剖结构示意图；
[0058] 图4为本发明的花芯筒的立体结构示意图；
[0059] 图5为本发明的花芯筒的主视图；
[0060] 图6为本发明的花芯筒的俯视结构示意图；
[0061] 图7为本发明的缝隙切换阀与花芯轴A连接的立体结构示意图；
[0062] 图8为本发明的缝隙切换阀与花芯轴A连接的主视图；
[0063] 图9为本发明的缝隙全开阀与花芯轴B连接的立体结构示意图；
[0064] 图10为本发明的半合板的立体结构示意图；
[0065] 图11为本发明的半合组件的立体结构示意图；
[0066] 图12为本发明的半合组件与花芯筒配合的立体结构示意图；
[0067] 图13为本发明的堵缝板的立体结构示意图；
[0068] 图14为本发明的外筒的立体结构示意图；
[0069] 图15为本发明的外筒的纵剖结构示意图；
[0070] 图16为本发明的试验装置连接示意图；
[0071] 图中：1‑外筒，1a‑环形台阶，2‑半合组件，2a‑半合板，2a1‑板体，2a2‑，2a3‑法兰，2a4‑加强肋条，3‑花芯筒，3a‑缝隙，3b‑通孔，3c‑刻度线，3d‑缝隙中心刻度线及缝宽值，4‑花芯轴A，5‑缝隙切换阀，5a‑下料口A，5b‑刀口A，5c‑凸台，6‑移动垫片，7‑端盖，8‑三通阀，
9‑压力表，10‑把手，11‑刻度盘，12‑悬挂盘，13‑悬挂槽，14‑花芯轴B，15‑缝隙全开阀，15a‑下料口B，15b‑刀口B，16‑堵缝板。

具体实施方式
[0072] 下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0073] 如图1至图15所示，一种多模式测试钻探堵漏试验装置，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A4上，所述缝隙全开阀15固定在花芯轴B14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A4或花芯轴B14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，即：当单一缝宽试验或n条不同缝宽逐一试验时，用缝隙切换阀5和花芯轴A4的组合，通过转动花芯轴A4，带动缝隙切换阀5转动，实现缝隙切换；当n条不同缝宽组合试验时，则将缝隙切换阀5和花芯轴A4的组合取出，换成缝隙全开阀15和花芯轴B14的组合，使得缝隙
3a全部露出，并使用相应厚度的堵缝板16将不测的缝隙3a堵住，使得待测的缝隙3a连通，其中n不大于缝隙3a的条数。所述端盖7密封连接在外筒1的上端，外筒1的上端面上安置密封圈，在端盖7旋在外筒1上端时，端盖7的内顶面压在密封圈上，实现密封连接，所述端盖7上分别安装有三通阀8和压力表9，三通阀8用于与压力气源连接，三通阀8可控制试验进气与泄气，在本实施例中，压力气源为高压气瓶，压力表9为高精度气压表，可准确测量记录装料腔真实压力。
[0074] 在本实施例中，缝隙3a有8条，缝隙3a的宽度B为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm，采用宽窄错位方式排布，缝隙长度K均为35mm，缝隙3a的深度均为350mm，缝隙3a的表面通过线切割工艺达到Ra6.3‑Ra12.5粗糙度，该缝隙设计可在更宽尺度范围收集数据，供测试人员参考评价。
[0075] 对应的，堵缝板16也有8块，堵缝板16的厚度C为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm，其宽度和长度尺寸与不同缝宽的缝隙3a一一对应。
[0076] 进一步地，如图3所示，所述花芯轴A4和花芯轴B14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。移动垫片6可沿花芯轴A4和花芯轴B14上部滑动，对软塑堵漏材料可进行人工预压，增加材料贴合程度作用。
[0077] 进一步地，如图3和图15所示，所述外筒1内部设有环状台阶1a，起限位缝隙切换阀5与缝隙全开阀15的作用，同时将主要试验压力传递到外筒1上，外筒1上端与端盖7连接形成装料腔；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。以环状台阶1a为界，外筒1的内侧上部为装料腔，最大容积为3410ml，为防止溢流及排余气时倒灌，同时方便安放移动垫片6，建议装堵漏材料时预留超10mm以上空段，即堵漏材料不超过3322ml。
[0078] 进一步地，如图10和图11所示，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。
[0079] 进一步地，如图3和图10所示，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。
[0080] 进一步地，如图4、图5和图6所示，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，便于取出后方便观察并记录材料填充粒径等情况。另外，在花心筒3的底端面上标注缝隙3a的缝隙中心线及缝宽值3d，便于与刻度盘11精确对准。
[0081] 进一步地，如图7和图8所示，所述缝隙切换阀5的板面上开有下料口A5a，所述下料口A5a仅能与花芯筒3上的其中一条缝隙3a连通，所述下料口A5a的下方设置有刀口A5b，所述下料口A5a的上方设置有凸台5c；如图9所示，所述缝隙全开阀15的板面上开有下料口B15a，所述下料口B15a能够与花芯筒3上的所有缝隙3a连通，所述下料口B15a的下方设置有刀口B15b。
[0082] 在本实施例中，下料口A5a为0#、1#两条缝隙，宽度均为10mm，0#、1#两条缝隙特定角度布置，一条对准拟测的缝隙3a，则另一条自动错开所有缝隙3a，0#、1#两条缝隙沿圆盘厚度方向45°斜切，形成刀口A5b。缝隙切换阀5与花芯轴A4焊接，刻度盘11上具有两条刻度，与缝隙切换阀5的0#、1#两条缝隙中心线在竖直投影上重合，起到一一对应作用，以便于通过刻度盘11上的两条刻度可直观的知道0#、1#两条缝隙的位置，实现不开盖即可控制0#、1#两条缝隙的位置，达到精确切换缝隙的目的，设置0#、1#两条缝隙是为了某些操作时销“假堵”更为彻底。缝隙全开阀15在缝隙切换阀5的基础上只保留刀口结构，此时能使得所有缝隙3a全开，通过各种规格堵缝板16进行不同组合开闭设置。另外，通过旋转花芯轴A4或花芯轴B14，带动刀口A5b或刀口B15b转动，可切除“假堵”体，缝隙切换阀5上方的凸台5c对堵漏材料能够起到搅拌均匀的作用，重新对位后，测试可实现消“假堵”现象，操作方便快捷、省料。
[0083] 进一步地，如图2和图3所示，所述花芯筒3的下方设置有刻度盘11，刻度盘11通过螺母固定在花芯轴A4或花芯轴B14上；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A4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B14上，其中n不大于缝隙3a的条数。
[0084] 进一步地，如图1、图2和图3所示，所述端盖7的侧壁上对称固定有把手10，便于转动端盖7，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，相互配合可实现主机竖直平面内360°旋转与固定的操作，便于安装调节。主机大量采用高强度低比重铝合金材料，大量表面耐磨处理，方便实验室及施工现场使用，悬挂盘12卡在悬挂槽13内，使得整个试验装置固定安装。
[0085] 如图16所示，一种多模式测试钻探堵漏试验方法，使用所述的一种多模式测试钻探堵漏试验装置，包括以下步骤：
[0086] 一、单一缝宽试验，具体包括以下子步骤：
[0087] 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；
[0088] 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；
[0089] A3、将固定有缝隙切换阀5的花芯轴A4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A5a与其中一条缝隙3a对齐；
[0090] A4、将刻度盘11用螺栓固定在花芯轴A4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；
[0091] A5、从外筒1的上端装入堵漏测试材料，在花芯轴A4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；
[0092] 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；
[0093] 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；
[0094] 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等情况，拆卸清洗仪器；
[0095] A9、若达到预定压力，则用扳手旋转花芯轴A4，带动缝隙切换阀5转动，刀口A5b消除“假堵”现象，凸台5c对堵漏材料进行适当搅拌；
[0096] “假堵”现象：地表测试时，部分堵漏材料在缝口架桥聚集成堆，其并没真正进入缝隙内部，但却提供了承压数据，夸大了试验效果，而实际施工时则表现为堵漏材料附在孔壁上，而未真正进入地层缝隙，通孔后则会被清除而无法发挥作用，往往造成堵漏结束后钻孔能够正常返浆，通孔钻进时又重新漏失，本文将此现象简单定义为“假堵”现象。
[0097] 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；
[0098] 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等情况，拆卸、清洗试验装置；
[0099] 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：
[0100] B1、执行单一缝宽试验步骤A1‑A10；
[0101] 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A4，带动缝隙切换阀5转动，刀口A5b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。
[0102] 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：
[0103] 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；
[0104] 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；
[0105] C3、将固定有缝隙全开阀15的花芯轴B14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B15b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；
[0106] C4、将刻度盘11用螺栓固定在花芯轴B14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B15b与所有缝隙3a错开；
[0107] C5、从外筒1的上端装入堵漏测试材料，在花芯轴B14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；
[0108] 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；
[0109] 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；
[0110] 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等情况，拆卸清洗仪器；
[0111] C9、若达到预定压力，则用扳手旋转花芯轴B14，带动缝隙全开阀15转动，刀口B15b消除“假堵”现象；
[0112] 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B15b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；
[0113] 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等情况，拆卸清洗试验装置。
[0114] 需要指出的是，因多条缝宽的缝隙3a组合同时测试，所以材料填充深度L数据则需记录多组对应数据。
[0115] 本发明设置5个测试参数核心变量，包括裂缝宽度B、试验压力P、时间t、材料填充深度L、滤失量V，这些参数能实时测量记录，并建立相互函数关系。材料填充深度L是新增试验参数，用钢尺实时测量，花芯筒下方放置收集筒，记录滤（漏）失量V。花芯筒与半合组件2配合，方便拆卸清洗，拆卸后在缝隙延深方向可方便观察堵漏材料填充粒径分布等规律。多个测量参数为材料量化了“性能标签”，利于产品研发和企业选择。
[0116] 本发明在试验时，其最大测试压力可达10MPa。
[0117] 本发明可实现多模式测试：“单一缝宽试验”、“n条不同缝宽逐一试验”、“n条不同缝宽组合试验”，且每种模式仅一次装配就能实现全过程操作。在试验过程中，具有消“假堵”功能，方便观察缝隙延伸方向填充情况，装置集成度高，地层缝隙代表性更强。
[0118] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

专利地区：四川

专利申请日期：2020-11-02

专利公开日期：2022-12-23

专利公告号：CN112326886B