一種用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種鉆具裝置，特別是一種適用于在基巖破碎帶地層中采用機(jī)械鉆井法成孔施工的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，屬于礦山和市政工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在礦山豎井工程施工中，多采用機(jī)械鉆井法配合泥漿循環(huán)液鉆進(jìn)成孔，根據(jù)鉆機(jī)設(shè)備類型，成孔方式可分為一次成孔或分級擴(kuò)孔成井，泥漿循環(huán)方式可分為正循環(huán)或反循環(huán)。對于大直徑或超大直徑工程豎井，多采用反循環(huán)排渣工藝清除鉆渣或孔底沉渣。鉆進(jìn)成孔時，若地層中存在裂隙，常會出現(xiàn)泥漿循環(huán)液的大量流失，一般采取向孔內(nèi)投擲如秸桿、稻草、鋸末、紅土、膨潤土、純堿、聚丙烯酰胺等材料造漿堵漏，但當(dāng)存在較大的裂隙或破碎帶，或連通溶洞和采空區(qū)時，以上方法往往達(dá)不到堵漏的效果，造成孔內(nèi)液面下降，不能滿足氣舉沉沒比要求，無法正常采用反循環(huán)鉆進(jìn)，進(jìn)而造成工程無法繼續(xù)實施。為此，尋找一種大直徑豎井機(jī)械鉆井法成孔施工的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，適用于在基巖破碎帶等漿液滲漏嚴(yán)重地層中鉆進(jìn)成孔，對解決了孔內(nèi)泥漿流失，液面下降所造成的不能反循環(huán)排渣鉆進(jìn)施工難題，具有積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，用于地層中存在破碎帶、漏漿嚴(yán)重的大直徑工程豎井的鉆進(jìn)成孔施工。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是這樣的:
[0005]—種用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，其結(jié)構(gòu)中鉆桿頂部為動力頭，最下端為鉆頭，在鉆桿外側(cè)套裝有由螺旋管彎成的沉渣筒，沉渣筒上端敞口，底部密封，鉆桿位于沉渣筒的中心位置，稱之為沉渣筒鉆桿，在沉渣筒上方的鉆桿上開有出渣口。
[0006]使用本鉆具裝置時，根據(jù)孔內(nèi)穩(wěn)定泥漿液面的高度確定出渣口鉆桿在孔內(nèi)的位置，根據(jù)鉆機(jī)提升能力可連接多節(jié)沉渣筒鉆桿，也就是根據(jù)需要可將多節(jié)沉渣筒鉆桿連接在一起，上方再連接普通鉆桿，底節(jié)鉆桿連接鉆頭，利用吊車將鉆具向孔內(nèi)下放至要求深度；將出渣口鉆桿與上節(jié)普通鉆桿的法蘭連接處用圓鐵板隔擋鉆桿內(nèi)通道，確保鉆渣不再往上通過，直接從出渣口順利排出；根據(jù)實際鉆進(jìn)深度及孔內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定高度，確定風(fēng)包的設(shè)置位置，使其滿足氣舉沉沒比；將鉆具連接鉆機(jī)，打開空壓機(jī)，循環(huán)泥漿開始鉆進(jìn)。鉆渣隨泥漿經(jīng)鉆桿到出渣口返出進(jìn)入沉渣筒，沉渣筒蓄滿鉆渣后，提鉆倒渣，完成一個循環(huán)的鉆進(jìn)工作。重新逐節(jié)下放孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計位置，完成鉆孔。
[0007]本實用新型取得的有益效果是:將“出渣口”從地面下移至孔內(nèi)滿足氣舉沉沒比處，使得能在孔內(nèi)形成反循環(huán)工藝，解決了在基巖破碎帶中泥漿嚴(yán)重漏失、不能正常反循環(huán)鉆進(jìn)的大直徑工程豎井成井施工。
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中標(biāo)號代表的含義是:
[0010]1、水口 2、鉆頭3、風(fēng)包4、沉渣筒5、傳扭圈6、出渣口
[0011]7、擋板8、鉆桿9、風(fēng)管10、動力頭。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0013]如圖1所示，一種用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，主要由鉆頭2、鉆桿8、動力頭10、沉渣筒4、傳扭圈5、擋板7、風(fēng)管9等組成。鉆桿間采用法蘭連接，并用螺栓緊固。沉渣筒4采用長度為6m、直徑為1020mm、厚為1mm的螺旋管并套裝焊接在普通鉆桿8的外側(cè)，且鉆桿處于沉渣筒中心，沉渣筒4底和上口分別距離鉆桿法蘭Im方便螺栓連接，沉渣筒底部用厚1mm鋼板焊接密封，沉渣筒4上端敞口并設(shè)有支撐板牢固焊接在鉆桿上。位于沉渣筒4上方的鉆桿8開有出渣口 6，出渣口寬160mm、高280mm，出渣口四周加焊6塊高600_、寬160mm、厚30_的立式筋板，外面套一個直徑800_、高600_、厚20_的加強(qiáng)傳扭鋼圈，牢固焊接在鉆桿壁上以增強(qiáng)鉆桿強(qiáng)度。
[0014]用于某煤礦瓦斯井工程，為2 口鉆孔直徑1200_，設(shè)計孔深320m。采用大型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)一次成孔氣舉反循環(huán)工藝排渣。當(dāng)鉆孔至180m深度時，由于地層中存在未知的裂隙和斷層，鉆孔開始大量漏漿。先后采取惰性材料堵漏、紅土造漿堵漏、高粘度化學(xué)泥漿堵漏、正循環(huán)鉆進(jìn)、全孔注水泥漿等方法處理，均未取得明顯效果，漏漿量約為150-200m3/h。采用直接向孔內(nèi)加水(約120 m3/h)，邊加水邊鉆進(jìn)，鉆渣在充分破碎后隨水流從裂隙中漏走，當(dāng)鉆孔至240m時鉆機(jī)動力頭扭矩增大至220kn.ηι仍無法鉆進(jìn)，孔內(nèi)沉淀達(dá)7m，如繼續(xù)鉆進(jìn)可能會造成埋鉆、卡鉆事故，此時孔內(nèi)水位為200m，無法繼續(xù)采用反循環(huán)工藝鉆進(jìn)。具體使用本實用新型施工步驟如下:
[0015](I)采用大型液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)AD-60鉆進(jìn)、氣舉反循環(huán)排渣的施工工藝，鉆桿采用35絡(luò)鉬鋼鑄造，單節(jié)長度8m、壁厚20mm、內(nèi)徑366mm，法蘭直徑640mm、厚40mm，由12條10.9級42mmX190mm螺栓連接，配備RHP825E型空氣壓縮機(jī)一臺、MQ-150型龍門吊一臺及其他輔助設(shè)備進(jìn)行鉆孔施工。
[0016](2)選取一節(jié)鉆桿8，在其外壁上割開一個160mmX280mm的出渣口 6，出渣口 6四周加焊6塊立式筋板(高600mm、寬160mm、厚30mm)，外面套一個加強(qiáng)傳扭鋼圈5 (直徑800mm、高600mm、厚20mm)，牢固焊接在鉆桿上以增強(qiáng)鉆桿強(qiáng)度。
[0017](3)在單節(jié)長度為8m的鉆桿8上焊接加工沉渣筒4，沉渣筒4套在鉆桿8外并使鉆桿8處于沉渣筒4中心，依據(jù)鉆機(jī)提升能力確定制作沉渣筒4四套。
[0018](4)根據(jù)孔內(nèi)穩(wěn)定泥漿液面的高度確定出渣口鉆桿在孔內(nèi)的位置，計算好孔內(nèi)的鉆桿數(shù)量，用龍門吊輔助鉆機(jī)小吊吊裝鉆頭2、鉆桿逐節(jié)連接，先后吊裝連接沉渣筒4和出渣口鉆桿6、普通鉆桿8，將出渣口鉆桿6與上節(jié)鉆桿法蘭連接處用圓鐵板隔擋鉆桿內(nèi)通道，確保鉆渣可從出渣口順利排出，逐節(jié)向孔內(nèi)下放，鉆頭位于孔口以下240m處。
[0019](5)根據(jù)孔內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定高度為200m，確定風(fēng)包3的設(shè)置位置為230m，滿足氣舉沉沒比要求。
[0020](6)將鉆桿連接鉆機(jī)，打開空壓機(jī)，循環(huán)泥漿開始鉆進(jìn)。鉆渣隨泥漿經(jīng)鉆桿到出渣口 6返出進(jìn)入沉渣筒4，形成反循環(huán)鉆進(jìn)。
[0021 ] (7)沉渣筒4蓄滿鉆渣后，提鉆倒渣。
[0022](8)重新逐節(jié)下放鉆具，繼續(xù)鉆進(jìn)至設(shè)計位置。
【主權(quán)項】
1.一種用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，鉆桿頂部為動力頭(10)，最下端為鉆頭(2)，其特征在于在鉆桿(8)外側(cè)套裝有由螺旋管彎成的沉渣筒(4)，沉渣筒(4)上端敞口，下端底部密封，位于沉渣筒上方的鉆桿上開有出渣口( 6 )。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，其特征在于多節(jié)沉渣筒鉆桿連接在一起，上方連接普通鉆桿。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于大直徑豎井成孔的孔內(nèi)反循環(huán)鉆具裝置，其結(jié)構(gòu)中鉆桿頂部為動力頭，最下端為鉆頭有水口，在鉆桿外側(cè)套裝有由螺旋管彎成的沉渣筒，沉渣筒上端敞口，下端底部密封，位于沉渣筒上方的鉆桿上開有出渣口。本實用新型將“出渣口”從地面下移，使得能在孔內(nèi)形成反循環(huán)工藝施工，解決了在基巖破碎帶中泥漿嚴(yán)重漏失、不能正常反循環(huán)鉆進(jìn)的大直徑工程豎井成井施工問題。
【IPC分類】E21B10/60, E21B10/00, E21B17/00
【公開號】CN204782796
【申請?zhí)枴緾N201520258328
【發(fā)明人】聶慶科, 楊海朋, 孫運青, 劉俊永, 楊征, 雷永生
【申請人】河北建設(shè)勘察研究院有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年4月27日