一种透明套管连接装置及基于该连接装置的隧道钻孔孔内成像方法

技术领域

本发明涉及地质勘查领域，特别是一种透明套管连接装置及基于该连接装置的隧道钻孔孔内成像方法。

背景技术

钻孔成像技术是地质勘探中一种重要勘探方法，钻孔成像设备可以直接以图像或者视频的方式直接提供钻孔孔壁图像，弥补了常规地质勘探中获取岩心麻烦的缺点。水平钻孔图像采集过程中往往会遇到各种复杂的围岩情况，比如遇到破碎带、粘土层等，往往会导致钻孔孔壁坍塌的现象发生，进而堵住钻孔而无法进行图像采集。这一问题一直没有得到解决，也就导致这些类型围岩的隧道无法进行钻孔成像数据采集工作。目前暂时没有发现相关的解决方案，因此提出了在钻孔成像数据采集前，给孔内增设透明套管支撑孔壁以避免塌孔的方法。

然而在安装和拆卸透明套管过程中，拆装的不便携性一直未能得到有效解决。常规的套管连接方式主要是通过螺纹丝扣连接，该种连接方式往往费时费力，而且在实际施作过程中，有时因为螺纹口附着有泥沙杂物而导致套管旋紧或者拆卸困难，这极大影响了钻孔成像数据采集效率。因此，在钻孔图像采集过程中，多根透明套管连接的快速安装与拆卸显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，提供了一种透明套管连接装置及基于该连接装置的隧道钻孔孔内成像方法，该连接装置能够在作业中提高套管的连接安装与拆卸的效率，该成像方法能够使透明套管搭配钻孔电视进行图像采集，解决了粘土层、破碎层无法进行采集等问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种透明套管连接装置，包括第一套管、第二套管和套管锁套，所述第一套管、第二套管和套管锁套均采用透明材料制作而成，所述第一套管和第二管套的一端均设有凹槽和对接口，所述第一套管的对接口的外径与所述第二套管对接口的内径相匹配，所述套管锁套呈环形状，所述套管锁套的内侧面开设有环形容纳槽，所述容纳槽的两侧壁的宽度分别与第一套管和第二套管上的凹槽的宽度相对应。

进一步的，所述套管锁套包括两个半圆锁套，两个半圆锁套的一端互相铰接连接，两个半圆锁套的另一端分别设有相对应的卡齿和卡口以扣合连接。

进一步的，所述第一套管和第二套管的长度均为1.5m-2m。

进一步的，所述第一套管凹槽和第二套管凹槽的宽度为8mm-12mm，深度为4mm-6mm。

进一步的，所述第一套管和第二套管对接后两凹槽的距离与所述套管锁套的容纳槽宽度相对应。

进一步的，所述套管锁套的容纳槽宽度为45-55mm。

进一步的，所述透明材料为亚克力材料。

一种基于透明管连接装置的隧道钻孔孔内成像方法，包括以下步骤：

步骤一、在超前钻探过程中，若遇到钻进速度突增或频繁交错变化或者返水为黄色情况，则判断围岩为破碎岩层、软弱夹层、粘土层，此时钻孔容易发生塌孔现象，在钻孔完成后应将钻孔冲洗干净直至返水清澈，退钻杆时应边退杆边清洗钻孔；

步骤二、退杆完成后应马上向钻孔中人工送入第一套管，随后接着对接第二套管；

步骤三、将套管锁套沿两根对接好的套管端头的凹槽扣住，随即用套管锁套的卡齿插入卡口，即可将两根套管固定住；

步骤四、将透明套管依次送入钻孔内达到预定长度后即完成套管安装作业，而后将钻孔电视探头用连接杆送入设有透明套管的钻孔中，开始实施钻孔成像图像和视频采集工作；

步骤五、图像采集结束，取出钻孔成像设备，然后从钻孔内抽出套管，依次在套管连接处掰开卡口，进而将第一套管和第二套管分离，依此取出所有透明套管，完成透明套管回收，结束钻孔成像采集作业。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

使用时，通过将第一套管的对接口和第二套管的对接套管对接，之后通过套管锁套对第一套管和第二套管进行固定，相对现有技术，本发明在不影响钻孔图像采集质量的前提下，能够有效提高多根透明套管连接安装与拆卸效率；而且本发明中的透明套管能够搭配钻孔电视进行图像采集，解决了粘土层、破碎层无法进行采集等问题。

附图说明

图1是本发明第一套管和第一套管结构示意图；

图2是本发明第一套管和第二套管连接后的结构示意图；

图3是图2套管锁套的左视图；

图4是图3中套管锁套打开的结构示意图。

其中，1-第一套管，2-第二套管，3-凹槽，4-对接口，5-套管锁套,6-卡齿，7-卡口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“放置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-4所示，一种透明套管连接装置，包括第一套管1、第二套管2和套管锁套5，所述第一套管1、第二套管2和套管锁套5均采用高透光性的亚克力材料制作而成，所述第一套管1和第二套管2的一端均设有凹槽3和对接口4，两对接口分别位于第一套管1和第二套管2的末端，两凹槽分别挨着对接口，所述第一套管1的对接口4的外径与所述第二套管 2的对接口内径相匹配，第一套管1能够插接于第二套管2内，且对接后两个凹槽3之间的外侧面为一个圆弧平面，所述套管锁套5呈环形状，所述套管锁套5的内侧面开设有环形容纳槽，容纳槽的宽度与对接后两凹槽3之间的圆弧面的宽度相匹配，所述容纳槽的两侧壁的宽度分别与第一套管1和第二套管2上的凹槽3的宽度相对应，当第一套管1和第二套管2 对接后，套管锁套5能够套在两凹槽3之间的圆弧面上，并将第一套管1和第二套管2固定，如图2所示。

所述套管锁套5包括两个半圆锁套，两个半圆锁套的一端互相铰接连接，两个半圆锁套的另一端分别设有相对应的卡齿6和卡口7以扣合连接，从而方便对套管锁套5进行固定和拆卸。

本发明的一种实施例中，所述第一套管1和第二套管2的长度均为2m，本是实施了所述第一套管1凹槽3和第二套管2凹槽3的宽度为10mm，深度为6mm。所述第一套管1和第二套管2对接后两凹槽的距离与所述套管锁套5的容纳槽宽度相对应，所述套管锁套5的容纳槽宽度为50mm，从而确保套管连接部位的稳固性。第一套管1和第二套管2对接后，通过套管锁套箍紧在两个端头预设的凹槽3，以达到固定两根相连的套管的目的，拆卸时可直接掰开锁扣卡扣即可迅速分开两根套管。本发明中的透明材料为高透光亚克力材料，亚克力又叫PMMA或有机玻璃，化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，是一种开发较早的重要可塑性高分子材料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，从而使本发明中的成像更加清晰。

本发明的在隧道水平钻孔孔内成像方法为：

1.在超前钻探过程中，若遇到钻进速度突增或频繁交错变化、或者返水为黄色等情况，则判断围岩为破碎岩层、软弱夹层、粘土层等，此时钻孔容易发生塌孔现象，在钻孔完成后应将钻孔冲洗干净直至返水清澈，退钻杆时应边退杆边清洗钻孔；

2.退杆完成后应马上向钻孔中人工送入第一根透明套管，随后接着对接第二根透明套管；

3.而后将套管锁套沿两根对接好的套管端头的凹槽3扣住，随即用套管锁套的卡齿6插入卡口7，即可将两根套管固定住；

4.透明套管依次送入钻孔内达到预定长度后即完成套管安装作业，而后将钻孔电视探头用连接杆送入设有透明套管的钻孔中，开始实施钻孔成像图像和视频采集工作；

5.图像采集结束，取出钻孔成像设备，然后从钻孔内抽出套管，依次在套管连接处掰开卡口，即可将卡齿与卡口分开并拆出套管锁套，进而将两根套管分离。依此取出所有透明套管，完成透明套管回收，结束钻孔成像采集作业。

上述说明是针对本发明较佳实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。