一种钻孔内止水泥球送入捣实器及使用方法、装配方法组成比例

本发明专利技术涉及一种钻孔内止水泥球送入捣实器及使用方法、装配方法。其结构特征是由起吊给力装置，导杆传力装置，密封限位装置和三个容腔等组成。其使用方法特征是装配试验后在漏失钻孔内把泥球送入钻孔漏失处并捣实泥球的方法。通过本发明专利技术装置把泥球顺利送入钻孔设计位置，并能不提钻随即捣实泥球，把原来两道不连续的送泥球和捣实泥球两道工序，合成为连续的两道工序，不仅提高操作连续性，减少了操作时间。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔内止水泥球送入捣实器及使用方法、装配方法
本专利技术涉及一种钻孔内止水泥球送入捣实器及其使用方法、装配方法，属于矿井地质、水文地质，煤田地质、交通，建筑，水利等钻孔施工中遇到漏水层后堵漏止水的操作领域。
技术介绍
在地面各类钻孔施工中，经常会遇到钻孔冲洗液漏失的现象。尤其是发生冲洗液全部漏失后，漏失部位处于破碎带时，会出现孔壁坍塌、钻孔偏斜等，极易产生卡钻事故。因冲洗液突然漏失，孔底产生的大量岩粉得不到冲洗液向钻孔外的有效携带，而突然产生向漏失部位的下沉聚积现象，造成严重的埋钻事故。因此钻探遇到漏失层时不仅极易产生事故，还会使钻探成本增加，浪费大量的冲洗液材料，严重耽误工期。按照以往的常规做法，遇到较大漏失通道时，是利用岩心管装着泥球送入到漏失通道处，然后把岩心管提出钻孔，再重新下入底端带着堵头的岩心管进入钻孔，对留在钻孔内的泥球通过冲击捣实作用把泥球挤入钻孔周围的漏失通道内。从而达到封堵漏失通道的目的。但是当遇到较深的钻孔在较深位置揭露冲洗液漏失通道时，上述送入泥球和捣实泥球两道工序要分别完成，而且每道工序的提钻下钻要消耗大量时间。在此时间内，漏失通道内的地下水当处于流动状态且流速较大时，送入的泥球会因为长时间被动水浸泡成为流速状态、或被水冲刷成为松散状态，甚至被动水冲散后携带走，造成第二道捣实工序难以完成。
技术实现思路
为解决上述技术难题，本专利技术的第一专利技术目的是提供一种钻孔内止水泥球送入捣实器；本专利技术的第二专利技术目的是基于钻孔内止水泥球送入捣实器，提出一种使用方法。本专利技术的第二专利技术目的是基于钻孔内止水泥球送入捣实器，提出一种装配方法。本专利技术采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术提出的钻孔内止水泥球送入捣实器，包括套管、起吊给力装置、导杆传力装置和密封限位装置组成。所述的套管包括上套管、套管接头和下套管，所述的上套管、下套管通过套管接头上下连接在一起；所述的起吊给力装置位于上套管的顶部；所述的导杆传力装置包括传力导杆、防脱挡、上旋紧帽、上压盘、橡胶圆盘，下压盘、下旋紧帽和下堵头；所述的传力导杆顶部设有防脱挡、底部设有下堵头，在传力导杆下部的侧壁上设有出水孔，在出水孔的下部传力导杆外表面加工外螺纹，外螺纹与上旋紧帽，下旋紧帽螺纹相配并旋紧连接；上压盘和下压盘中间放置橡胶圆盘，依靠上旋紧帽和下旋紧帽的预紧力，通过上压盘和下压盘把橡胶盘紧紧的夹住并固定在传力导杆上；所述的密封限位装置位于出水孔上方，其与导杆传力装置一起将套管内部分成了三个腔室，从上到下依次是容杆腔、高压水腔和容球腔。作为进一步的技术方案，所述的起吊给力装置由钻杆和变径接头组成，所述的变径接头下部的外圈与上套管通过连接，顶部的中心与钻杆相连。作为进一步的技术方案，所述的密封限位装置由所述的套管接头和密封压帽、密封胶圈，压簧、限位钢球组成，所述的套管接头的中心部位沿轴线加工内通孔和圆柱体凹槽；内通孔直径略大于传力导杆直径；传力导杆穿过所述的套管接头的通孔，所述的圆柱形凹槽内壁加工出内螺纹，内螺纹与密封压帽下半部分的外螺纹相配；密封压帽上半部分在通孔壁上加工内通孔，里面嵌入压簧和钢球，钢球起限位作用，钢球的一半被压簧顶入传力导杆的卡位槽内后，可卡死传力导杆，限制传力导杆的移动。作为进一步的技术方案，所述的容杆腔由起吊给力装置、上套管、套管接头共同围成。作为进一步的技术方案，所述的高压水腔由套管接头、下套管和活塞机构共同围成；其能容纳注浆泵通过钻杆和传力导杆的内通孔送入的水，并逐渐升压，较高的水压作用在活塞机构的上表面，并推动活塞机构和传力导杆下行。作为进一步的技术方案，所述的容球腔为活塞机构下方的腔体，其可容纳钻孔内堵漏止水所需的泥球，容球腔内的泥球可在活塞机构下行时被推出，进入钻孔。作为进一步的技术方案，所述的下套管上设有泄水孔。第二方面，本专利技术还提出了一种钻孔内止水泥球送入捣实器的使用方法，包括以下步骤：(1)掌握漏失层的情况。施工钻孔当遇到冲洗液漏失层时，要穿过漏失层。要对漏失层在钻孔内的深度，高度和漏失量进行观测。准确标定漏失层通道的张开高度即d。(2)计算每次送入的泥球充填的钻孔的高度。计算钻孔内漏失通道处每米钻孔的容积。根据送捣器每次可携带的泥球的体积和漏失通道处每米钻孔的容积，计算每次送捣器可携带送入的泥球所能充填的钻孔的高度即H。(3)对送捣器的工作安全有效性进行试验。(4)送捣器被钻杆起吊并送入钻孔到距离孔底H高度时停止，保持送捣器在该位置处固定不动。连接钻杆和注浆泵，通过钻杆内通孔用注浆泵压入稀泥浆，泥浆分别通过钻杆内通孔、容杆腔、传力导杆内通孔、出水孔进入高压水腔内。随着高压水腔内持续注入泥浆，泥浆会逐渐升压，泥浆压力作用在活塞机构上表面上，推动活塞机构向下运动，逐渐把容球腔内的泥球推出容球腔，进入钻孔。活塞机构到达容球腔底部时，高压水腔与下套管底部的泄水孔连通，高压水腔内的泥浆会通过泄水孔泄出，此时高压水腔内的压力突降，活塞机构不再下移。注浆泵表显压强值降为0，关闭注浆泵。活塞机构处于下套管底口位置，此时密封压帽内的限位钢球进入传力导杆上端的卡位槽内，钢球把密封压帽和传力导杆卡死，传力导杆相对密封压帽不再移动。(5)通过钻杆提升送捣器一定高度，并下放钻杆和送捣器使之自由落体运动，主要利用钻杆的重力，把钻杆重力通过变径接头，上套管，套管接头，密封压帽传递到传力导杆上，然后通过禅传力导杆传递到活塞机构上，利用活塞机构下表面对泥球进行捣实。捣实过程也是把泥球挤入漏失通道内的过程，钻孔内的泥球上表面就会下降，因此开始每次捣实冲击后钻杆都会有一定量的下移。当钻杆都到一个参照位置不再下降时，说明钻孔内的泥球已经被捣实。后把送捣器提出钻孔外。(6)当一次送捣操作不能完全把漏失通道堵住时，要多次送入泥球并捣实。直到钻孔内经捣实后的泥球上表面高度高于漏失通道。然后下钻扫孔，把堵漏止水处扫开，观测还是否漏水，不漏水时可以继续钻进。若仍漏水，要进行上述步骤的多次操作直至达到要求。第三方面，本专利技术基于一种钻孔内止水泥球送入捣实器，还提出了一种装配方法，包括以下步骤：(1)首先通过螺纹连接下套管和套管接头，并旋紧。(2)把上旋紧帽、上压盘、橡胶圆盘、下压盘、下旋紧帽按照顺序套在传力导杆的下端含有螺纹的部位，并使上旋紧帽和下旋紧帽通过螺纹和传力导杆通过螺纹连接；传力导杆上端头通过套管接头的内通孔穿过套管接头；(3)在传力杆上端依次套入密封胶圈，密封压帽；密封压帽套入前，在其内通孔里放置压簧和限位钢球，然后把密封胶圈和密封压帽放置在套管接头的圆柱形凹槽中，密封压帽通过螺纹和套管接头连接；在传力导杆上端焊接防脱挡后，使传力导杆处于最上位，旋紧密封压帽，密封压帽压紧密封胶圈，密封胶圈膨胀并和传力导杆外表面贴合，起到密封作用；(3)通过套管螺纹连接上套管和套管接头，把变径接头通过螺纹旋紧连接在上套管上，通过螺纹把钻杆和变径接头连接起来；(4)送捣器装配完成。本专利技术的有益效果：<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，包括套管、起吊给力装置、导杆传力装置和密封限位装置；/n所述的套管包括上套管、套管接头和下套管，所述的上套管、下套管通过套管接头上下连接在一起；/n所述的起吊给力装置位于上套管的顶部；起吊给力装置的中心设有一个通孔；/n所述的导杆传力装置包括传力导杆、防脱挡、上旋紧帽、上压盘、橡胶圆盘，下压盘、下旋紧帽和下堵头；所述的传力导杆顶部设有防脱挡、底部设有下堵头，在传力导杆下部的侧壁上设有出水孔，在出水孔的下部传力导杆外表面加工外螺纹，外螺纹与上旋紧帽，下旋紧帽螺纹相配并旋紧连接；上压盘和下压盘中间放置橡胶圆盘，依靠上旋紧帽和下旋紧帽的预紧力，通过上压盘和下压盘把橡胶盘紧紧的夹住并固定在传力导杆上；其中上旋紧帽，上压盘，橡胶圆盘，下压盘，下旋紧帽组成一个活塞机构；/n所述的密封限位装置位于出水孔上方，传力导杆穿过所述的密封限位装置，密封限位装置与导杆传力装置一起将套管内部分成了三个腔室，从上到下依次是容杆腔、高压水腔和容球腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，包括套管、起吊给力装置、导杆传力装置和密封限位装置；
所述的套管包括上套管、套管接头和下套管，所述的上套管、下套管通过套管接头上下连接在一起；
所述的起吊给力装置位于上套管的顶部；起吊给力装置的中心设有一个通孔；
所述的导杆传力装置包括传力导杆、防脱挡、上旋紧帽、上压盘、橡胶圆盘，下压盘、下旋紧帽和下堵头；所述的传力导杆顶部设有防脱挡、底部设有下堵头，在传力导杆下部的侧壁上设有出水孔，在出水孔的下部传力导杆外表面加工外螺纹，外螺纹与上旋紧帽，下旋紧帽螺纹相配并旋紧连接；上压盘和下压盘中间放置橡胶圆盘，依靠上旋紧帽和下旋紧帽的预紧力，通过上压盘和下压盘把橡胶盘紧紧的夹住并固定在传力导杆上；其中上旋紧帽，上压盘，橡胶圆盘，下压盘，下旋紧帽组成一个活塞机构；
所述的密封限位装置位于出水孔上方，传力导杆穿过所述的密封限位装置，密封限位装置与导杆传力装置一起将套管内部分成了三个腔室，从上到下依次是容杆腔、高压水腔和容球腔。


2.如权利要求1所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，所述的起吊给力装置由钻杆和变径接头组成，所述的变径接头下部的外圈与上套管通过连接，顶部的中心与钻杆相连。


3.如权利要求1所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，所述的密封限位装置由所述的套管接头和密封压帽、密封胶圈，压簧、限位钢球组成，所述的套管接头的中心部位沿轴线加工内通孔和圆柱体凹槽；内通孔直径略大于传力导杆直径；传力导杆穿过所述的套管接头的通孔，所述的圆柱形凹槽内壁加工出内螺纹，内螺纹与密封压帽下半部分的外螺纹相配；密封压帽上半部分在通孔壁上加工内通孔，里面嵌入压簧和钢球，钢球起限位作用，钢球的一半被压簧顶入传力导杆的卡位槽内后，可卡死传力导杆，限制传力导杆的移动。


4.如权利要求1所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，所述的容杆腔由起吊给力装置、上套管、套管接头共同围成。


5.如权利要求1所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，所述的高压水腔由套管接头、下套管和活塞机构共同围成；其能容纳注浆泵通过钻杆和传力导杆的内通孔送入的水。


6.如权利要求1所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，所述的容球腔为活塞机构下方的腔体，其可容纳钻孔内堵漏止水所需的泥球。


7.如权利要求1所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器，其特征在于，所述的下套管上设有泄水孔。


8.如权利要求1-7任一所述的一种钻孔内止水泥球送入捣实器的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)掌握漏失层的情况，施工钻孔当遇到冲洗液漏失层时，要穿过漏失层；要对漏失层在钻孔内的深度，高度和漏失量进行观测，准确标定漏失层通道的张开高度，即d；
(2)计算每次送入的泥球充填的钻孔的高度，计算钻孔内漏失通道处每米钻孔的容积，根据送捣器每次可携带的泥球的体积和漏失通道处每米钻孔的容积，计算每次送捣器可携带送入的泥球所能充填的钻孔的高度即H。
(3)对送捣器的工作安全有效性进行试验；
(4)送捣器被钻杆起吊并送入钻孔到距离孔底H高度时停止，保持送捣器在该位置处固...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红梅，潘光明，曹相东，连金玲，李俊志，杨磊，
申请(专利权)人：山东省煤田地质局第四勘探队，
类型：发明
国别省市：山东;37