本发明专利技术涉及一种用于仰角钻孔止水套管封闭的工艺。其步骤为：（１）准备套管：在套管靠近钻孔孔口位置设置止水器，套管外下入等长的一根细软管ＩＩ，细软管ＩＩ在套管的正上方，细软管ＩＩ内侧附着细软管Ｉ与止水器连接；在套管的正下方附着下入一条细软管ＩＩ，在套管、细软管Ｉ、细软管ＩＩ、细软管ＩＩＩ的外侧分别安装截门Ｉ、截门ＩＩ、截门ＩＩＩ和截门ＩＶ；将备好的套管下入钻孔内；（２）进行套管封固；向止水器注入速凝材料；向套管和钻孔的环状间隙内注入封固材料；待注浆压力达到１．０ＭＰａ时，停止注浆，关闭截门ＩＶ，侯凝；侯凝时间到后，将钻孔外部的所有软管割掉，完成套管封固；（３）检验套管封固后是否满足压力要求，满足压力要求则为合格。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于仰角钻孔止水套管封闭的工艺，主要应用于矿山、交通等探 放水和注浆堵水工程中。
技术介绍
目前在施工钻孔中，除了施工垂直钻孔和负倾角钻孔使用正循环方式封闭外，仰 角钻孔的封闭存在着封固材料难以在钻孔内存留的问题。按照传统的封闭操作工艺，主要 是在钻孔孔口处堵塞水泥块，然后从套管内注入水泥浆液。等水泥浆液凝固后再复钻扫孔， 一般一次封闭时间最少要72小时。存在的问题是水泥浆材料凝固时间长，因为孔口水泥块 堵塞钻孔，往往使使钻孔封闭因留有空气室而不完全，严重时存在着封闭不良，有时一次封 闭失败的现象。特别是在矿山探放水钻孔施工中，因为仰角钻孔封闭质量差，套管固结后耐压强 度低，给探放水工程尤其是高压水下的探放水工程留下安全隐患。在注浆堵水钻孔中，因为 封闭质量差，钻孔周围涌水现象和套管封固后耐压强度低，在注浆中被拔出的现象很多。因 此给注浆堵水施工带来很大困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决仰角钻孔封固质量差、封固时间较长和封固失败的问题， 提供一种用于仰角钻孔止水套管封闭的工艺，较好解决了钻孔套管的封闭。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种用于仰角钻孔止水套管封闭的工艺，它的步骤为(1)实现按照钻孔设计参数(主要是钻孔的方位角和倾角)在岩壁的一定高度向 岩石内施工钻孔，到达钻孔套管所下深度后，停止钻进。(2)准备套管，在套管靠近钻孔孔口位置设置止水器，并套管下入等长的一根细软 管II，细软管II在套管的正上方，细软管II内侧还附着一条细软管I与止水器连接；在套 管的正下方附着下入一条细软管II，在套管、细软管I、细软管II、细软管III的外侧分别安 装截门I、截门II、截门III和截门IV ；将备好的套管下入钻孔内；(3)进行套管封固；依次通过软管I、截门II向止水器注入速凝材料；待止水器 材料充填满后逐渐膨胀，在达到设定压力后关闭截门II候凝；待止水器达到止水合格要求 后，打开截门IV，依次通过注浆管、截门I向套管内注入稠泥浆，待细软管II通过截门IV流 出泥浆时，关闭截门I ；然后分别打开截门III、截门IV，通过细软管II向套管和钻孔的环状间隙内注入 封固材料；待浆液从细软管I通过截门III流出，则关闭截门III，继续注入固结材料；待注 浆压力达到1. OMPa时，停止注浆，关闭截门IV，侯凝；侯凝时间到后，将钻孔外部的所有软管割掉，完成套管封固；(4)向钻孔内下入钻具，扫孔，扫孔结束抽出钻具，检验套管封固后是否满足压力要求，满足压力要求则为合格。所述步骤(2)中，所述套管在下入到钻孔内前焊接扶正器，扶正器焊接后其环状 外径不得大于钻孔直径，要比钻孔直径小5mm，套管和排扶正器外径应在一个同心圆上。所述步骤(3)中，速凝材料为水泥-水玻璃双液或速凝高分子材料(如玛丽散，威 尔浮等)。所述步骤(3)中，封固材料为普通硅酸盐水泥浆、水泥-水玻璃浆液或速凝高分子 材料(如玛丽散，威尔浮等)等。本专利技术的有益效果是①因设计使用扶正器较好解决了仰角钻孔套管无法在钻孔 内居中的问题；②因设计使用扶正器解决了套管在注浆中因承受高压被拔出的问题；③因 设计使用止水器解决了套管孔口处无法迅速止水的问题；④设计使用排气软管较好解决了 钻孔内因存在压缩空气而使钻孔环状间隙无法封闭完全的难题，并起到检验封闭是否完全 的作用；提高套管的封固质量。⑤在套管内灌满稠泥浆解决了封固材料到达孔底后向套管 内流动充填的弊端，不仅节约了注浆封固材料，还避免了套管内重新复钻的工作量；⑥套 管封固材料使用速凝材料可以大大缩短套管封固时间；比传统的単液水泥浆封固每次可减 少70小时之多；⑦通过关闭阀门后的带压封闭，封固浆液对钻孔围岩内裂隙的有效充填加 固，较好解决了钻孔周围围岩裂隙渗水或者涌水的难题，并起到了加固围岩增强其耐压强 度的作用；⑧本专利技术除具有上述明显效果外，还具有操作简单，安全的特点。附图说明图1为本专利技术的安装示意图；图2为图1的A-A剖视图。其中，1注浆管，2截门1，3接头，4异径接头，5截门11，6截门III，7细软管1，8 岩石，9细软管II，10钻孔，11扶正器，12套管，13细软管III，14止水器，15岩壁，16截门 IV。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术做进一步说明。图1、图2中，本专利技术所采用的技术方案1、封固套管的准备工作及步骤(1)首先按照钻孔施工技术规范或技术要求(主要是钻孔的方位角和倾角)在岩 壁15的一定高度向岩石8上施工，到达钻孔套管所下深度后，完成钻孔10，停止钻进；并再 次用钻具修整钻孔10，然后用所下套管12连接成不短于钻孔10深度1/4的套管进行试验， 套管12能顺利下入到孔底后方可正式下套管12。(2)套管12在下入到钻孔10内前要焊接扶正器11，扶正器11焊接后其环状外径 不得大于钻孔10直径，要比钻孔10直径小5mm左右。其目的是保证套管12在钻孔10内 居中，并在套管12封固后由于穿插在封固材料中，起到加强筋和阻挡的作用，防止套管12 在高压水作用下或者注浆压力作用下被拔出。(3)在套管12下入前，要在套管12最后一节靠近钻孔10孔口位置捆绑止水器 14 (长度约1. 5m左右)，并随套管12下入等长的一根细软管119，细软管119要求附在套管12的正上方。在套管12正下方附着下入一条接有截门IV16的细软管11113。(4)分别在套管12、细软管17、细软管119、细软管III13外侧安装截门12、截门 115、截门III6和截门IV16。(5)上述准备工作准备完毕后，可以把套管12下入钻孔10内，形成如图1所示的结构。2、套管封固工艺上述准备工作完毕后，开始实施套管封固操作工艺，其工艺步骤及工作原理如 下(1)首先检查止水器14、各细软管及各截门安装是否合格。确保安装合格后，依次 通过细软管17、截门115向止水器14内注入速凝材料(速凝材料可以选择水泥-水玻璃双 液、速凝高分子材料或者速凝无机材料等)，止水器14被材料充填满后逐渐膨胀，在达到一 定压力后关闭截门115候凝。由于使用了速凝材料，会在很短时间内(约30-60分钟)具 有一定的结石强度，起到了迅速止水的作用。(2)止水器14止水合格后，打开截门IV16。依次通过注浆管1、截门12、接头3、异 径接头4向套管12内注入密度较高的稠泥浆，等细软管III13内通过截门IV16流出泥浆 时，说明内泥浆已经充满套管并溢出，关闭截门12。在套管12内注入稠泥浆的作用是由于密度较高的稠泥浆和封固材料密度接近 甚至超过封固材料密度，封固材料在充满钻孔时，不会渗入到套管12内，既起到保护套管 12的作用，也起到减少封固材料浪费的作用，还减少了在套管12内复孔时的钻探固结后的 封固材料的工作量。(3)分别打开截门1116、截门IV16，通过细软管III13向套管12和钻孔10的环 状间隙内注入封固材料(可以根据需要选择単液水泥浆、水泥_水玻璃浆液、有机高分子速 凝材料或者无机速凝材料等)。浆液面在环状空间内逐渐升高到达孔底，一旦浆液从细软 管119通过截门III6流出，说明封固材料浆液已经充满整个钻孔10的环状空间。关闭截 门1116，继续注入固结材料，随着材料的注入，环状间隙内的浆液逐渐被压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于仰角钻孔止水套管封闭的工艺，其特征是，它的步骤为： （１）准备套管，在套管靠近钻孔孔口位置设置止水器，并套管下入等长的一根细软管Ⅱ，细软管Ⅱ在套管的正上方，细软管Ⅱ内侧还附着一条细软管Ⅰ与止水器连接；在套管的正下方附着下入一条细软管Ⅱ，在套管、细软管Ⅰ、细软管Ⅱ、细软管Ⅲ的外侧分别安装截门Ⅰ、截门Ⅱ、截门Ⅲ和截门Ⅳ；将备好的套管下入钻孔内； （２）进行套管封固；依次通过软管Ⅰ、截门Ⅱ向止水器注入速凝材料；待止水器材料充填满后逐渐膨胀，在达到设定压力后关闭截门Ⅱ候凝；待止水器达到止水合格要求后，打开截门Ⅳ，依次通过注浆管、截门Ⅰ向套管内注入稠泥浆，待细软管Ⅱ通过截门Ⅳ流出泥浆时，关闭截门Ⅰ； 然后分别打开截门Ⅲ、截门Ⅳ，通过细软管Ⅱ向套管和钻孔的环状间隙内注入封固材料；待浆液从细软管Ⅰ通过截门Ⅲ流出，则关闭截门Ⅲ，继续注入固结材料；待注浆压力达到１．０ＭＰａ时，停止注浆，关闭截门Ⅳ，侯凝； 侯凝时间到后，将钻孔外部的所有软管割掉，完成套管封固； （３）向钻孔内下入钻具，扫孔，扫孔结束抽出钻具，检验套管封固后是否满足压力要求，满足压力要求则为合格。
【技术特征摘要】
一种用于仰角钻孔止水套管封闭的工艺，其特征是，它的步骤为(1)准备套管，在套管靠近钻孔孔口位置设置止水器，并套管下入等长的一根细软管II，细软管II在套管的正上方，细软管II内侧还附着一条细软管I与止水器连接；在套管的正下方附着下入一条细软管II，在套管、细软管I、细软管II、细软管III的外侧分别安装截门I、截门II、截门III和截门IV；将备好的套管下入钻孔内；(2)进行套管封固；依次通过软管I、截门II向止水器注入速凝材料；待止水器材料充填满后逐渐膨胀，在达到设定压力后关闭截门II候凝；待止水器达到止水合格要求后，打开截门IV，依次通过注浆管、截门I向套管内注入稠泥浆，待细软管II通过截门IV流出泥浆时，关闭截门I；然后分别打开截门III、截门IV，通过细软管II向套管和钻孔的环状间隙内注入封固材料；待浆液从细软管I通过截门III流...
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆松，潘光明，李海燕，韩伟伟，刘人太，张霄，张伟杰，王凤刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[]
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