專利名稱：一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種堵漏系統(tǒng)，具體是一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，屬于煤田鉆孔技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鉆孔漏失是鉆探工程中最嚴(yán)重的、耗費(fèi)資金最多的孔內(nèi)事故之一，鉆孔漏失一旦發(fā)生，嚴(yán)重影響著鉆進(jìn)效率，導(dǎo)致鉆探成本增加，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和質(zhì)量，并延長(zhǎng)鉆孔施工工期。目前，煤田鉆探常用的水泥漿漿液、化學(xué)漿液、惰性材料等通過地面投放或泵入的方式實(shí)施堵漏，但是在堵漏材料沒有發(fā)揮作用時(shí)，即被地下水沖走，因此傳統(tǒng)的堵漏裝置和堵漏工藝不適用于地下水位高的多層位漏失地層等復(fù)雜漏失地層。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，通過泥漿泵泵送泥漿加壓，利用膨脹套膨脹分離鉆孔漏失空間和非漏失空間，通過隔離液隔離地層，通過堵漏液堵塞漏失層位，具有操作方便，堵漏效率高，堵漏范圍大的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，包括灌注系統(tǒng)、鉆桿連接系統(tǒng)和漿液系統(tǒng)，
所述灌注系統(tǒng)包括灌注管，單向閥，管靴，灌注底孔，灌注圓孔，以及自下而上分別設(shè)置于灌注管內(nèi)部的一級(jí)活塞和二級(jí)活塞；單向閥安裝于一級(jí)活塞底部，置于一級(jí)活塞和二級(jí)活塞之間，管靴通過孔用螺紋與灌注管連接，灌注圓孔分布于灌注管下部，灌注底孔置于灌注管底部；
所述鉆桿連接系統(tǒng)包括鉆桿接頭，卡簧，纏套于鉆桿接頭凹槽處的膨脹套，以及設(shè)于鉆桿接頭中部凹槽的沖壓孔；膨脹套通過卡簧與鉆桿接頭連接，鉆桿通過鉆桿接頭與灌注管連接；
所述漿液系統(tǒng)包括隔離液和堵漏液，隔離液和堵漏液分別填充于管靴、一級(jí)活塞和二級(jí)活塞之間；
進(jìn)一步地，灌注圓孔有4個(gè)，均勻分布在灌注管下部，并用密封膠密封；
進(jìn)一步地，沖壓孔有4個(gè)，均勻分布于鉆桿接頭中部的凹槽處；
進(jìn)一步地，一級(jí)活塞和二級(jí)活塞由尼龍六或加強(qiáng)尼龍制成；
進(jìn)一步地，單向閥由玻璃珠和彈簧構(gòu)成；
進(jìn)一步地，隔離液為聚丙烯酰胺水溶液；
進(jìn)一步地，堵漏液為水泥、水玻璃和細(xì)砂的混合物；
進(jìn)一步地，膨脹套由橡膠膜制作而成。工作原理開啟泥漿泵，泥漿通過沖壓孔向鉆孔孔壁擠壓膨脹套，使膨脹套緊貼孔壁，形成孔底至灌注裝置間的獨(dú)立灌注空間；灌注管下部充填的隔離液在一級(jí)活塞推動(dòng)下頂開灌注圓孔和灌注底孔處的密封膠，進(jìn)入鉆孔漏失層，在孔壁上形成薄膜，隔離地下水；待隔離液與鉆孔漏失層充分接觸，再次開啟泥漿泵，灌注管上部填充的堵漏液在二級(jí)活塞的推動(dòng)下灌注入鉆孔漏失層，并在獨(dú)立的堵漏環(huán)境中實(shí)現(xiàn)堵漏液的初凝與終凝，堵塞漏失地層孔隙、裂隙和溶隙。本發(fā)明的有益效果是①漿液系統(tǒng)采用了隔離液和堵漏液兩種漿液，隔離液為聚丙烯酰胺水溶液，在孔壁間形成有機(jī)高分子薄膜，有效隔離地下水。堵漏液為水玻璃、水泥和細(xì)砂組成的混合物，具有凝結(jié)快、凝結(jié)強(qiáng)度高的特點(diǎn)，兩種液體對(duì)漏失地層分別起作用， 極大提高堵漏效率和堵漏效果；
②由于堵漏系統(tǒng)采用了隔離液和堵漏液及兩級(jí)活塞，可以分階段控制注入漏失層，在鉆孔孔壁形成有機(jī)高分子薄膜情況下，進(jìn)行孔壁巖體孔隙、裂隙和溶隙的封堵，提高了堵漏效果，有效地發(fā)揮了隔離液和堵漏液的作用，堵漏效果明顯；
③由于堵漏系統(tǒng)采用了膨脹套，使孔底至灌注裝置間灌注空間相對(duì)獨(dú)立，減少其他層位與地下水對(duì)堵漏層位的干擾和影響，有利于堵漏液向漏失地層的定性運(yùn)動(dòng)；
④采用加強(qiáng)尼龍或者尼龍六為材質(zhì)的活塞，穩(wěn)定性較高，有效控制活塞質(zhì)量及其下行阻力對(duì)隔離液和堵漏液的影響。⑤本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工程費(fèi)用低，對(duì)于煤田鉆孔復(fù)雜漏失地層堵漏的效果更為顯著。鉆孔漏失堵漏系統(tǒng)對(duì)鉆孔漏失地層要求不高，可適用于各種漏失地層和不同地下水位鉆孔漏失的堵漏，可有效增強(qiáng)漏失地層結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、灌注管，2、一級(jí)活塞，3、二級(jí)活塞，4、單向閥，5、管靴，6、灌注底孔，7、灌注圓孔，8、密封膠，9、鉆桿接頭，10、密封圈，11、沖壓孔，12、膨脹套，13、卡簧，14、隔離液，15、
堵漏液。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，由灌注系統(tǒng)、鉆桿連接系統(tǒng)和漿液系統(tǒng)組成，灌注系統(tǒng)由灌注管1、一級(jí)活塞2、二級(jí)活塞3、單向閥4、管靴5、灌注底孔6，灌注圓孔7、 及密封膠8組成；灌注管1內(nèi)部至下而上分別設(shè)置一級(jí)活塞2與二級(jí)活塞3，單向閥4設(shè)置于一級(jí)活塞2底部，管靴5下部設(shè)有灌注底孔6，灌注管1下部均布四個(gè)直徑為IOmm的灌注圓孔7，并用密封膠8密封，管靴5通過孔用螺紋與灌注管1連接，且管靴5中間留有直徑為 IOmm的灌注底孔6，并用密封膠8密封；
所述的灌注管1是長(zhǎng)度1300mm、直徑89mm的無縫鋼管； 所述的一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3由尼龍六或加強(qiáng)尼龍制成； 所述的單向閥4由玻璃珠和彈簧構(gòu)成。鉆桿連接系統(tǒng)由鉆桿接頭9、密封圈10、沖壓孔11、膨脹套12和卡簧13組成；鉆桿接頭9為連接灌注管1與鉆桿的接頭，鉆桿接頭9與灌注系統(tǒng)的連接處由密封圈10密封， 鉆桿接頭9中部凹槽處均布有4個(gè)直徑為IOmm的沖壓孔11，凹槽處外纏有膨脹套12，膨脹套12通過卡簧13與鉆桿接頭9連接。通過泥漿泵泵送泥漿至鉆孔和鉆桿連接系統(tǒng)，泥漿
4泵泵送壓力和泵量可以通過地面的泥漿泵讀出，一部分泥漿通過沖壓孔11向鉆孔孔壁擠壓膨脹套12，使膨脹套12緊貼孔壁，形成孔底至灌注裝置間的獨(dú)立灌注空間，另一部分泥漿推動(dòng)一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3向下運(yùn)動(dòng)，分別擠出隔離液14和堵漏液15，堵塞漏失孔壁。膨脹套12由橡膠膜制作而成。漿液系統(tǒng)包括由聚丙烯酰胺溶液組成的隔離液14，由水泥、水玻璃和細(xì)砂組成的堵漏液15，隔離液14和堵漏液15分別填充于管靴、一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3之間；隔離液 14起到隔離鉆孔與地下水、孔壁地層的作用，堵漏液15起到封堵漏失地層巖體孔隙、裂隙和溶隙，加強(qiáng)漏失地層結(jié)構(gòu)的作用。拆開鉆桿接頭9、管靴5，取出一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3，將灌注底孔6和灌注圓孔 7分別用密封膠8密封，膨脹套12用卡簧13固定于鉆桿接頭9，并分別將聚丙烯酰胺水溶液的隔離液14和水泥、細(xì)砂、水玻璃的堵漏液15置入灌注管1中，并相應(yīng)安放一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3、鉆桿接頭9、密封圈10、管靴5，單向閥4起到導(dǎo)流灌注管1中氣體的作用。鉆桿通過鉆桿連接系統(tǒng)與灌注系統(tǒng)連接，并利用鉆機(jī)下放至漏失層位，泥漿泵通過鉆桿向堵漏系統(tǒng)泵送泥漿，泵送過程有兩個(gè)目的，目的一，泥漿從沖壓孔11擠出，將膨脹套12膨脹擠壓至鉆孔孔壁，形成漏失層位與孔底之間的密閉的堵漏空間；目的二，推動(dòng)一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3向下運(yùn)動(dòng)，隔離液14沖開灌注底孔6和灌注圓孔7處的密封膠8，進(jìn)入漏失地層， 隔離地下水與鉆孔內(nèi)環(huán)境，關(guān)閉泥漿泵；靜止一到二小時(shí)，再次開啟泥漿泵，二級(jí)活塞3向下運(yùn)動(dòng)，壓縮單向閥4的彈簧，露出灌注圓孔7，推動(dòng)堵漏液15涌入漏失地層，關(guān)閉泥漿泵， 待堵漏液15初凝前提鉆，卸載并清洗堵漏裝置；待堵漏液15終凝，堵塞孔壁巖體孔隙、裂隙和溶隙，加強(qiáng)孔壁巖體強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)，完成漏失層堵漏任務(wù)后掃孔，檢驗(yàn)堵漏效果。鉆桿通過鉆桿接頭9與灌注管1連接，泥漿泵通過鉆桿向堵漏系統(tǒng)泵送泥漿，推動(dòng)一級(jí)活塞2和二級(jí)活塞3向下運(yùn)動(dòng)，分階段將隔離液14和堵漏液15擠入漏失地層，鉆桿連接處的膨脹套12經(jīng)過沖壓孔11處溢出泥漿的擠壓，膨脹貼緊孔壁，形成密閉的有效堵漏空間；隔離液14和堵漏液15分別在泥漿壓力作用下，頂開灌注底孔6和灌注圓孔7處的密封膠8，進(jìn)入漏失地層，起到隔離地層、封堵漏失層位的作用；可對(duì)煤田鉆孔中的泥巖、砂巖和灰?guī)r等漏失地層堵漏，可對(duì)部分漏失和全漏失特征的鉆孔堵漏，并完成不同地下水位鉆孔漏失的堵漏。
權(quán)利要求
1.一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，包括灌注系統(tǒng)、鉆桿連接系統(tǒng)和漿液系統(tǒng)，所述灌注系統(tǒng)包括灌注管(1)，單向閥(4)，管靴(5)，灌注底孔(6)，灌注圓孔(7)，以及自下而上分別設(shè)置于灌注管(1)內(nèi)部的一級(jí)活塞(2)和二級(jí)活塞(3);單向閥(4)安裝于一級(jí)活塞(2)底部，置于一級(jí)活塞(2)和二級(jí)活塞(3)之間，管靴(5)通過孔用螺紋與灌注管 (1)連接，灌注圓孔(7)分布于灌注管(1)下部，灌注底孔(6)置于灌注管(1)底部；所述鉆桿連接系統(tǒng)包括鉆桿接頭(9)，卡簧(13)，纏套于鉆桿接頭(9)凹槽處的膨脹套 (12)，以及設(shè)于鉆桿接頭(9)中部凹槽的沖壓孔(11)；膨脹套(12)通過卡簧(13)與鉆桿接頭(9 )連接，鉆桿通過鉆桿接頭(9 )與灌注管(1)連接；所述漿液系統(tǒng)包括隔離液(14)和堵漏液(15)，隔離液(14)和堵漏液(15)分別填充于管靴、一級(jí)活塞(2)和二級(jí)活塞(3)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的灌注圓孔(7) 有4個(gè)，均勻分布于灌注管(1)下部，并用密封膠(8)密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的沖壓孔(11)有 4個(gè)，均勻分布于鉆桿接頭(9)中部的凹槽處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的一級(jí)活塞(2) 和二級(jí)活塞(3)由尼龍六或加強(qiáng)尼龍制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的單向閥(4)由玻璃珠和彈簧構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的隔離液(14)為聚丙烯酰胺水溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的堵漏液(15)為水泥、水玻璃和細(xì)砂的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，其特征在于，所述的膨脹套(12)由橡膠膜制作而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤田鉆孔堵漏系統(tǒng)，屬于煤田鉆孔技術(shù)領(lǐng)域，包括灌注系統(tǒng)、鉆桿連接系統(tǒng)和漿液系統(tǒng)，灌注系統(tǒng)包括灌注管，單向閥，管靴，灌注底孔，灌注圓孔，以及自下而上分別設(shè)置于灌注管內(nèi)部的一級(jí)活塞和二級(jí)活塞；鉆桿連接系統(tǒng)包括鉆桿接頭，卡簧，纏套于鉆桿接頭凹槽處的膨脹套，以及設(shè)于鉆桿接頭中部凹槽的沖壓孔；漿液系統(tǒng)包括隔離液和堵漏液。有益效果是分階段注入隔離液和堵漏液，在鉆孔孔壁形成有機(jī)高分子薄膜情況下，進(jìn)行孔壁巖體孔隙、裂隙和溶隙的封堵，提高了堵漏效果；膨脹套在泥漿壓力作用下，膨脹貼緊鉆孔壁，形成有效的封堵空間，有利于隔離液和堵漏液定性流動(dòng)。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，工程費(fèi)用低。
文檔編號(hào)E21B33/13GK102337859SQ20111027915
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者唐文穎, 姬炳中, 曹麗文, 李為民, 溫文富, 王三元, 王勇, 王晚中, 蔣建支, 趙小敏 申請(qǐng)人:山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司