一种钻孔止水装置及止水方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钻孔止水装置，包括，钻机，与钻机连接的钻杆，所述钻杆一端与供浆装置连接，另一端用于伸入至钻井内，套设在钻杆上并位于钻井内的封隔器，所述封隔器与供气单元连通，套在封隔器外围的套管，所述套管与钻井内壁之间留有一定空隙；所述供浆装置用于通过钻杆向钻井内注入浆液，所述封隔器配置为在供气单元向其供气时，其体积发生膨胀，以封闭钻杆与套管之间的通道。本发明专利技术还涉及一种利用所述的钻孔止水装置的止水方法，包括向钻井内下入套管，然后在套管内下入封隔器，将套管与钻杆之间的通道封堵，然后通过钻杆向钻井内供浆，使浆液填充套管与井壁之间的空隙。本发明专利技术止水方法可以缩短止水时间，节省泥浆用量，具有良好的止水效果。

A kind of drilling water stop device and water stop method

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔止水装置及止水方法
本专利技术涉及土层或岩石的钻进，尤其是一种对钻井进行止水的钻孔止水装置及止水方法。
技术介绍
在水文地质钻探中，为获取准确稳定的承压水水位、优质深层地下水资源，都必须进行钻孔止水工作。止水的方法可分为临时止水和永久止水两种。临时止水主要用于水文地质勘探，永久止水主要用于供水井和井下疏放水钻孔施工。临时止水材料主要有海带、牛皮、化学止水剂、粘土、桐油石灰、沥青、橡胶等吸水膨胀性物质，永久性止水材料一般用水泥。临时止水的材料止水效果往往不佳，永久性止水材料具有较好的止水效果。现有的止水方法一般存在以下问题：操作过程较为繁琐，水泥用量较大，且水泥浆凝固时间较长。鉴于此提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便的钻孔止水装置。本专利技术另一个目的在于提供一种使用上述钻孔止水装置的止水方法，具有操作过程简单，水泥用量少，止水效果好的优点。为了实现第一专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钻孔止水装置，包括，钻机，与钻机连接的钻杆，所述钻杆一端与供浆装置连接，另一端用于伸入至钻井内，所述供浆装置用于通过钻杆向钻井内注入含有止水材料的浆液，还包括，套设在钻杆上并位于钻井内的封隔器，所述封隔器与供气单元连通，套在封隔器外围的套管，所述套管与钻井内壁之间留有一定空隙，所述封隔器配置为在供气单元向其供气时，其体积发生膨胀，以封闭钻杆与套管之间的通道。进一步，所述封隔器为充气膨胀结构，且其上设有进气口与供气单元连接，封隔器在充入一定量气体后，其内侧与钻杆外侧壁密封接触，外侧与套管内壁密封接触。进一步，所述供浆装置包括，通过进浆管与浆液池连接的浆液泵，浆液泵的排浆口通过排浆管与钻杆连接，所述浆液泵配置为将浆液池内的浆液泵入至钻井内。进一步，所述供气单元包括高压气罐，通过第一气管与高压气罐连接的空压机，所述空压机通过第二气管与封隔器连接，以向封隔器内充气，所述第二气管为软管。进一步，还包括一无缝钢管，所述无缝钢管套设在套管的外围，其长度小于套管，并设置在钻井井口，紧贴于钻井内壁。进一步，所述止水材料为水泥与水泥速凝剂的混合物，并通过与水混合形成所述浆液。为了实现第二专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用上述的钻孔止水装置的止水方法，包括以下步骤：S1、下套管，将套管下入至钻井内，并固定，使套管与钻井底部预留一定间隙，该间隙连通至套管外壁与钻井内壁之间的空隙中；S2、下封隔器，将封隔器与钻杆连接，并连通供气单元，将封隔器沿套管内下放至套管底部；S3、向封隔器内充气，使封隔器膨胀，并封闭钻杆与套管之间的通道；S4、注浆，将供浆装置与钻杆连接，并通过供浆装置向钻杆内注入含有止水材料的浆液，使所述浆液沿钻杆流入钻井底部，并填充至套管与钻井内壁之间的空隙内。进一步，还包括，在执行步骤S1前，先对钻井进行洗井处理，并将钻井内的沉淀物和杂质排出。进一步，所述封隔器的充气压力大于供浆装置的灌浆压力。进一步，还包括，在执行步骤S5后，对封隔器进行放气，然后将钻杆和封隔器从钻井中取出。采用本专利技术所述的技术方案后，带来以下有益效果：本专利技术的止水方法采用水泥浆作为止水材料，水泥浆自钻井底返流入井壁与套管之间，这种自下而上的填充方式，使得浆液分布均匀，无气泡产生，在水泥浆中加入水泥速凝剂，大大缩短了水泥凝固时间。本专利技术的封隔器设置在套管底部，封闭空间小，封闭速度快，另外，由于套管与钻井内壁之间的空隙较小，可以降低水泥用量，达到较好的止水效果，采用本专利技术的止水方法可以缩短等待时间，节省泥浆使用量，减少钻探工作量，具有良好的止水效果。附图说明图1：本专利技术的结构原理图；图2：本专利技术的注浆过程示意图；图3：本专利技术的止水效果图；其中：1、钻机2、钻井3、浆液池4、钻杆5、供浆装置6、供气单元7无缝钢管8、套管9、封隔器10、压力表21、潜水含水层22隔水层23、承压含水层51、浆液泵52、进浆管53、排浆管61、高压气罐62、空压机63、第一气管64、第二气管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。如图1至图3所示，图中箭头代表浆液和气流的流动方向。一种钻孔止水装置，包括，钻机1，并架设在钻井2上，与钻机1连接的钻杆4，所述钻杆4至少被钻机1所支撑，钻杆4的一端与供浆装置5连接，另一端用于伸入至钻井2内，套设在钻杆4上并位于钻井2内的封隔器9，所述封隔器9与供气单元6连通，封隔器9的体积可以膨胀，以及套在封隔器9外围的套管8。所述钻井2底部为隔水层22，在隔水层22上方为潜水含水层21，在隔水层22的下方为承压含水层23。所述钻杆4与钻井2底部保持一定间距，所述供浆装置5用于通过钻杆4向钻井2内注入含有止水材料的浆液。所述套管8与钻井2内壁之间留有一定空隙，套管8下端至少延伸至隔水层22中部，上端延伸至钻井2井口上方或与钻井2井口平齐。所述封隔器9位于钻杆4与套管8之间的环形区域内，并配置为在供气单元6向其供气时，其体积发生膨胀，以封闭钻杆4与套管8之间的通道，这样从钻杆4中流出的浆液，将在填充满钻井2底部后，沿套管8与钻井2内壁之间的空隙向上流动，在浆液凝固后形成止水层。所述封隔器9为充气膨胀结构，且其上设有进气口与供气单元6连接，封隔器9在充入一定量气体后，其内侧与钻杆4外侧壁密封接触，外侧与套管8内壁密封接触，使得钻杆4与套管8之间的环形区域被隔断，防止浆液在套管8与钻杆4之间流动。具体地，所述供浆装置5包括，通过进浆管52与浆液池3连接的浆液泵51，浆液泵51的排浆口通过排浆管53与钻杆4连接，所述浆液泵51配置为将浆液池3内的浆液泵51入至钻井2内，优选地，在排浆管53上设有一压力表10，以显示排浆管53内的压力。具体地，所述供气单元6包括高压气罐61，通过第一气管63与高压气罐61连接的空压机62，所述空压机62通过第二气管64与封隔器9连接，以向封隔器9内充气，所述第二气管64为软管。优选地，在第一气管63上设有一压力表10，以显示空压机62的进气压力。优选地，在钻井2井口还设有一无缝钢管7，所述无缝钢管7套设在套管8的外围，其长度小于套管8，并位于井口处，紧贴于钻井2内壁，用于防止井口坍塌，无缝钢管7的内径大于套管8的外径。优选地，所述止水材料为水泥与水泥速凝剂的混合物，并通过与水混合形成所述浆液。一种利用上述的钻孔止水装置的止水方法，包括以下步骤：S1、下套管8，将套管8下入至钻井2内，并固定，使套管8与钻井2底部预留一定间隙，该间隙连通至套管8外壁与钻井2内壁之间的空隙中；S2、下封隔器9，将封隔器9与钻杆4连接，并连通供气单元6，将封隔器9沿套管8内下放至套管8底部；S3、向封隔器9内充气，使封隔器9膨胀，并封闭钻杆4与套管8之间的通道；S4、注浆，将供浆装置5与钻杆4连接，并通过供浆装置5向钻杆4内注入含有止水材料的浆液，使所述浆液沿钻杆4流入钻井2底部，并填充至套管8与钻井2内壁之间的空隙内。执行步骤S1前，先进行钻井2的钻探和洗井过程，具体地，所述钻井过程为：在前期水文地质勘查成果基础上，选择成井有利地段进行钻探。采用气动潜孔锤钻进工艺，开孔钻至完整基岩段后，下入无缝钢管7，然后更换一直径较小钻头钻至承压含水层23顶板以上0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻孔止水装置，包括，钻机，与钻机连接的钻杆，所述钻杆一端与供浆装置连接，另一端用于伸入至钻井内，所述供浆装置用于通过钻杆向钻井内注入含有止水材料的浆液，其特征在于：还包括，套设在钻杆上并位于钻井内的封隔器，所述封隔器与供气单元连通，套在封隔器外围的套管，所述套管与钻井内壁之间留有一定空隙，所述封隔器配置为在供气单元向其供气时，其体积发生膨胀，以封闭钻杆与套管之间的通道。

【技术特征摘要】
1.一种钻孔止水装置，包括，钻机，与钻机连接的钻杆，所述钻杆一端与供浆装置连接，另一端用于伸入至钻井内，所述供浆装置用于通过钻杆向钻井内注入含有止水材料的浆液，其特征在于：还包括，套设在钻杆上并位于钻井内的封隔器，所述封隔器与供气单元连通，套在封隔器外围的套管，所述套管与钻井内壁之间留有一定空隙，所述封隔器配置为在供气单元向其供气时，其体积发生膨胀，以封闭钻杆与套管之间的通道。2.根据权利要求1所述的一种钻孔止水装置，其特征在于：所述封隔器为充气膨胀结构，且其上设有进气口与供气单元连接，封隔器在充入一定量气体后，其内侧与钻杆外侧壁密封接触，外侧与套管内壁密封接触。3.根据权利要求1所述的一种钻孔止水装置，其特征在于：所述供浆装置包括，通过进浆管与浆液池连接的浆液泵，浆液泵的排浆口通过排浆管与钻杆连接，所述浆液泵配置为将浆液池内的浆液泵入至钻井内。4.根据权利要求1或2所述的一种钻孔止水装置，其特征在于：所述供气单元包括高压气罐，通过第一气管与高压气罐连接的空压机，所述空压机通过第二气管与封隔器连接，以向封隔器内充气，所述第二气管为软管。5.根据权利要求1所述的一种钻孔止水装置，其特征在于：还包括一无缝钢管，所述无缝...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建明，李朋，付佳妮，何鹏，赵航，毛宽振，刘建霞，刘荣浩，
申请(专利权)人：青岛地质工程勘察院，
类型：发明
国别省市：山东,37