一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置，采用含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶作为试验套管外间隙的止水材料，依据抽水试验工期，通过控制加入遇水膨胀橡胶材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂的的组份比例，来控制其遇水膨胀的止水时间和膨胀比，从而调节其完成间隙封闭止水时间。本实用新型专利技术遇水膨胀橡胶的遇水膨胀止水时间在12小时到7天的时间进行调节，遇水膨胀橡胶材料拉伸强度大、韧性好，其水下的抗压可超过20Mpa，尤其适用于地质条件复杂、施工难度大、大深度的地下水分层抽水试验，具有准确可靠的分层封闭止水效果和更长效、分层止水便于控制的技术效果，同时大大提高了试验效率和试验数据的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置
本技术涉及水文地质领域，特别是一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置。
技术介绍
在水文地质领域中，地下水分层抽水实验至关重要，该实验可以有效获取地下水的化学场、动力场、温度场等数据，对地下水进行精确测量,准确描述地下水分布情况，对合理利用和保护地下水资源，具有重要的科学和实用意义。而分层抽水实验在地下井孔内的实施则要求地质结构保持一定的稳定性，为了防止抽水井孔的坍塌，在地下水井孔成型以后,需下放套管对孔壁进行支撑。套管与孔壁间都会预留一定的间隙保证套管顺利下放，但潜水层的水和承压水就会通过间隙相互流动，影响了各层抽水时的实验数据。为了解决这一问题，就需要对隔水层段的套管外间隙进行封堵止水。目前，现有管外止水技术多采用海带止水或双封隔器灌注水泥分层止水。一、海带止水，由于海带的遇水膨胀特性,我们在下放管道时,在分层目的段的管道外缠绕，其缺点：死海带在水中长时间浸泡,会逐渐全部软化成为液体，失去止水的效果。二、双封隔器灌注水泥分层止水，在套管外全间隙孔段回填滤料，以水泥浆液作为止水材料，在套管中下放双封隔器将水泥浆液从注浆管柱预设的注浆窗口压注到管外止水段进行止水，其缺点：首先，在深井填料中，由于套管与孔壁之间的间隙不是很大，或下完套管以后孔壁坍塌，滤料回填不能完全填满，就算采用洗井也不能让滤料充分密实，导致注入的水泥浆不能在预期深度的目的段进行封堵，施工中的可控性较差；其次，施工工序复杂、施工时间长、封堵效果不佳。
技术实现思路
为了克服现有的地下水分层抽水试验分层止水装置的不足，本技术提供一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置，包括试验套管，所述试验套管上设有透水通孔，还包括，含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶空心筒，用于试验套管与试验水井井壁形成间隙的封闭止水的遇水膨胀橡胶空心筒嵌套固定在试验套管外壁。进一步优选的，所述遇水膨胀橡胶空心筒依靠自身弹性嵌套固定在试验套管外壁。优选的下放深度大的遇水膨胀橡胶空心筒的筒体高度大于下放深度小的筒体高度。其遇水膨胀后能形成更厚的止水封闭层，能承更大的水深的水下压力。优选的，所述遇水膨胀橡胶空心筒两个为一组、每组用于封闭限定一个设定试验深度的地下水分层目的区。遇水膨胀橡胶空心筒在试验套管与抽水井壁的间隙中遇水膨胀，直至封堵住地下隔水层位置处的间隙，并产生相当的挤压应力形成水层间的密封而达到分层止水效果，在各个分层目的段的试验套管外装套多个遇水膨胀橡胶空心筒，实现多个分层的止水效果。实施过程，采用含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶作为试验套管外间隙的止水材料，依据抽水试验工期，通过控制加入遇水膨胀橡胶材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂的组份比例，来控制其遇水膨胀的止水时间和膨胀比；从而调节其完成间隙封闭止水的时间，其具体步骤如下：1）依据抽水试验深度及施工难度确定试验工期；通过调整遇水膨胀橡胶材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂加入的组份比例，以控制遇水膨胀橡胶遇水膨胀后对所述试验套管与试验水井井壁的间隙完成封闭的封闭止水时间，遇水膨胀橡胶在所述间隙形成封闭止水的调节时间区间为12小时至7天；所述遇水膨胀橡胶材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂加入量少，其遇水膨胀后完成间隙封闭止水时间长，反之，聚丙烯酸钠高吸水性树脂加入量多，其遇水膨胀后完成间隙封闭止水时间短；2）将含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶材料成型为可包覆所述试验套管的空心筒状，成型后的遇水膨胀橡胶空心筒外径小于试验水井孔直径；3）根据地下分层抽水试验的深度，在试验套管的预计下放试验深度的相应位置嵌套固定若干的遇水膨胀橡胶空心筒；遇水膨胀橡胶空心筒以两个为一组、每组对应一个试验深度的地下水试验分层目标区进行分层止水；4）将嵌套有遇水膨胀橡胶空心筒的试验套管下放至试验水井孔中设定试验深度后静置；5）静置时间根据步骤1）中遇水膨胀橡胶空心筒材料中加入聚丙烯酸钠高吸水性树脂的组份比例进行设定，静置时间区间为12小时到7天；静置到设定时间后，遇水膨胀橡胶空心筒在所述试验套管与试验水井井壁的间隙中遇水完全膨胀后封闭间隙，同组的两个遇水膨胀橡胶空心筒膨胀并产生挤压应力封闭试验套管外的试验深度潜水分层区的水，阻止其与其他深度承压水之间的相互流动；6）在所述试验套管内下放管内封隔器和潜水泵到设定的试验深度分层位置，所述管内封隔器在试验套管内进行对应深度分层封闭止水，所述潜水泵对试验深度抽水，完成地下水分层抽水试验。进一步优选的，所述遇水膨胀橡胶空心筒的材料按重量份由以下组分组成：橡胶为100份、聚丙烯酸钠高吸水性树脂40～80份、改性芳纶短纤维4份、炭黑20份、白炭黑20份；将以上组份采用物理机械共混法制备混炼胶，再经硫化成型制得遇水膨胀橡胶空心筒，其成型的遇水膨胀橡胶空心筒遇水膨胀后，封闭所述试验套管与试验水井井壁的间隙，其完成间隙封闭止水时间区间为12小时至7天。其中，聚丙烯酸钠高吸水性树脂能调节遇水膨胀橡胶的吸水膨胀率和拉伸强度，改性芳纶短纤维的作用是调节遇水膨胀橡胶的的硬度和拉伸强度。优选的，所述遇水膨胀橡胶空心筒的材料按重量份由以下组分组成：橡胶为100份、聚丙烯酸钠高吸水性树脂80份、改性芳纶短纤维4份、炭黑20份、白炭黑20份；其成型的遇水膨胀橡胶空心筒遇水膨胀后，对所述试验套管与试验水井井壁的间隙完成封闭止水时间为12小时。优选的，所述遇水膨胀橡胶空心筒的材料按重量份由以下组分组成：橡胶为100份、聚丙烯酸钠高吸水性树脂70份、改性芳纶短纤维4份、炭黑20份、白炭黑20份；其成型的遇水膨胀橡胶空心筒遇水膨胀后，对所述试验套管与试验水井井壁的间隙完成封闭止水时间为1天。优选的，所述遇水膨胀橡胶空心筒的材料按重量份由以下组分组成：橡胶为100份、聚丙烯酸钠高吸水性树脂40份、改性芳纶短纤维4份、炭黑20份、白炭黑20份；其成型的遇水膨胀橡胶空心筒遇水膨胀后，对所述试验套管与试验水井井壁的间隙完成封闭止水时间为7天。优选的，所述的步骤2）中的遇水膨胀橡胶空心筒的筒体高度依据下放深度的加深而增加；形成膨胀后能承受相应深度水下压力的相应厚度完成封闭止水层。本技术的有益效果是：采用含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶作为试验套管外间隙的止水材料，依据抽水试验工期，通过控制加入遇水膨胀橡胶空心筒材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂的组份比例，来控制其遇水膨胀的止水时间和膨胀比，从而调节其完成间隙封闭止水时间。遇水膨胀橡胶在所述间隙形成封闭止水的调节时间区间为12小时至7天。本技术实现了对间隙形成封闭止水的时间调节，尤其可对施工难度大、大深度分层抽水试验，如超过800m的大深度分层抽水试验，采用本专利技术的技术方案，通过减小遇水膨胀橡胶材料中的聚丙烯酸钠高吸水性树脂的组份比例，延长间隙封闭止水时间，在抽水试验施工中，就有充足的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置，包括试验套管（1），所述试验套管（1）上设有透水通孔，其特征在于，还包括，含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶空心筒（2），用于试验套管（1）与试验水井井壁形成间隙封闭止水的遇水膨胀橡胶空心筒（2）嵌套固定在试验套管（1）外壁。/n

【技术特征摘要】
1.一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置，包括试验套管（1），所述试验套管（1）上设有透水通孔，其特征在于，还包括，含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂的遇水膨胀橡胶空心筒（2），用于试验套管（1）与试验水井井壁形成间隙封闭止水的遇水膨胀橡胶空心筒（2）嵌套固定在试验套管（1）外壁。


2.根据权利要求1所述的一种地下水分层抽水试验套管外分层止水装置，其特征在于，所述遇水膨胀橡胶空心筒（2）依靠自...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成锋，袁伟，王东辉，郑向华，罗运祥，胡亚召，刘宗祥，潘国耀，王向东，袁小铭，
申请(专利权)人：四川省地质工程勘察院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51