本发明专利技术公开了一种反向填砾装置及反向填砾方法，涉及地浸钻孔技术领域，包括投砾罐、水池、第一管路和第二管路，所述投砾罐的底部设置有进液口，所述水池与所述进液口通过所述第一管路连通，所述第一管路上设置有动力结构，所述第二管路的一端与所述第一管路连通，所述第二管路的另一端与井连通，所述投砾罐的顶部设置有出液口，所述出液口与所述第二管路连通，所述投砾罐还开设有装填口，所述装填口用于向所述投砾罐内装填砾石。本发明专利技术能够实现冲水、投砾、间歇投砾及小流量投砾等多种功能，提高二次成井工艺过程中反向填砾工艺的可控性与成功率。与成功率。与成功率。
【技术实现步骤摘要】
一种反向填砾装置及反向填砾方法
[0001]本专利技术涉及地浸钻孔
，特别是涉及一种反向填砾装置及反向填砾方法。
技术介绍
[0002]影响地浸钻孔的质量和效率主要是两方面：钻探设备和工艺技术。地浸钻孔常规采用一台钻机完成从裸眼钻进到完井的全部工序，在钻井过程中对钻速起到决定作用的是钻机、钻具和泥浆泵，根据钻孔深度和负载来选取钻机。在超深地浸钻孔工程中，为了提高效率和钻孔质量，我们引进逆向注浆、反向填砾等新工艺技术。但这些工艺技术之间的衔接需要很多辅助时间，例如水泥浆的侯凝时间等。同时不同阶段对钻机和泥浆泵功率的要求也不一样，全程使用同一钻机和泥浆泵容易造成功率的浪费。为了解决这些问题，提出了一种从工艺流程和技术改进上提高地浸矿山钻孔效率的方法：二次成井工艺。二次成井工艺将传统的地浸钻孔工程拆分成三个独立的工艺过程：钻井工程、成建井工程和洗孔工程，结合不同工艺过程的需求优选了钻机型号、泥浆泵型号、泥浆类型等。二次成井工艺技术在工艺和工序两方面对原有地浸钻井技术进行了大幅创新和改进，提高了钻井的质量和效率，可为实现深部砂岩铀矿的高效精准开采提供技术基础，同时本技术的工业化应用也将为矿山企业降低成本。
[0003]二次成井工艺分为两个部分：钻井工程、成建井工程阶段。
[0004]钻井工程阶段：采用大功率钻机完成裸眼孔钻进，下套管和注水泥三个工序。
[0005](1)在裸眼钻进阶段，井下管柱为：三牙轮钻头+钻铤+钻杆。采用大排量泥浆泵以提高钻速。
[0006](2)完成裸眼孔钻进后，根据测井结果和施工设计单下PVC套管到指点深度。
[0007](3)利用钻杆充当注浆管，采用滑套式逆向注浆装置完成注浆作业。
[0008]完成逆向注浆作业后，大功率钻机即可搬离井场，继续进行下一钻孔的裸眼孔钻进施工。随后将小功率钻机搬到该井口处，进入成建井阶段。
[0009]成建井工程阶段：采用小功率钻机完成切割套管、下内置过滤器和反向投砾作业。
[0010](1)根据测井结果确定矿层位置和切割位置，采用切割器+钻杆完成切割作业，后用扩孔器清理切割段井壁。
[0011](2)切割完成后，利用投砾管下放内置过滤器和反响投砾装置到切割位置，利用小功率泵完成投砾作业，所投砾石为人造砾石。
[0012]上述可见，二次成井工艺技术已经成为目前中国地浸矿山钻井施工的主要工艺技术，而逆向投砾作为整个工艺的最后一个技术环节，对成井质量尤其重要。
[0013]目前采用的投砾工艺主要是利用泥浆泵进行，即将人造砾石与水充分混合后，利用泥浆泵进行泵吸。此方法地面管路简单，但效率较低，主要原因是反向填砾采用的人造砾石密度低于清水，无法与清水充分混合，泥浆泵无法均匀吸入砾料。同时，因为无法控制砾料吸入速度，也就无法对整个投砾过程的节奏进行掌握，经常发生短时间泵入过多砾石造成堵塞，投砾质量难以保证。
技术实现思路
[0014]本专利技术的目的是提供一种反向填砾装置及反向填砾方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现冲水、投砾、间歇投砾及小流量投砾等多种功能，提高二次成井工艺过程中反向填砾工艺的可控性与成功率。
[0015]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0016]本专利技术提供了一种反向填砾装置，包括投砾罐、水池、第一管路和第二管路，所述投砾罐的底部设置有进液口，所述水池与所述进液口通过所述第一管路连通，所述第一管路上设置有动力结构，所述第二管路的一端与所述第一管路连通，所述第二管路的另一端与井连通，所述投砾罐的顶部设置有出液口，所述出液口与所述第二管路连通，所述投砾罐还开设有装填口，所述装填口用于向所述投砾罐内装填砾石。
[0017]优选地，所述投砾罐还设置有安全阀门和压力表，所述压力表用于检测所述投砾罐内的压力，所述安全阀门根据所述压力表检测的所述投砾罐内的压力调节开度。
[0018]优选地，所述反向填砾装置还包括第三管路，所述第三管路上设置有排气阀门，所述第三管路的一端与所述第二管路连通，所述第三管路的另一端与大气连通。
[0019]优选地，所述投砾罐的底部还设置有排空口，所述排空口处设置有排空阀门。
[0020]优选地，所述进液口处设置有进液阀门；所述出液口处设置有出液阀门。
[0021]优选地，所述投砾罐的罐体包括上部罐体和下部罐体，所述上部罐体位于所述下部罐体的上方，且所述上部罐体和所述下部罐体连接，所述上部罐体的尺寸自上而下逐渐增大。
[0022]优选地，所述第二管路上设置有第一阀门，且所述第一阀门位于所述出液口和所述动力结构之间。
[0023]优选地，所述第二管路上设置有第二阀门，且所述第二阀门位于所述出液口和井之间。
[0024]优选地，所述动力结构为泥浆泵。
[0025]本专利技术还提供了一种采用所述反向填砾装置的反向填砾方法，包括以下步骤：
[0026]第一步：安装反向填砾装置，检查压力表、安全阀门是否处于正常工作状态；
[0027]第二步：打开装填口向投砾罐中投入设计量的砾石，完成后密封装填口；
[0028]第三步：关闭第一阀门、第二阀门和排空阀门，打开进液阀门、出液阀门和排气阀门，打开动力结构，向投砾罐内进行注液，当排气阀门出液时，关闭排气阀门；
[0029]第四步：打开第一阀门和第二阀门，关闭阀门进液阀门、出液阀门、排气阀门和排空阀门，直接向井内注入清水，疏通管道，当井口返水，通路建立完成；
[0030]第五步：投砾过程，包括以下工况：
[0031]工况一，正常投砾过程：关闭第一阀门、排气阀门和排空阀门，打开进液阀门、出液阀门和第二阀门，水池中的液体通过动力结构注入投砾罐中造成憋压，在压力作用下，漂浮在投砾罐上部的砾石通过出液阀门和第二阀门注入井内；
[0032]工况二，调节投砾速度：根据现场实际情况，以正常投砾过程的最大排量投砾时，若投砾罐上的压力表显示压力过大或安全阀门达到最大工作压力，关闭排气阀门和排空阀门，打开出液阀门和第二阀门，调节第一阀门和进液阀门的开度，使部分液体通过进液阀门进入投砾罐，部分液体通过第一阀门与进液阀门流出的砾石混合后，通过第二阀门注入井
下；
[0033]工况三，间歇投砾与解堵：当出现砾石在管路中堵塞的情况时，关闭排气阀门和排空阀门，打开出液阀门和第二阀门，间歇交错打开进液阀门和第一阀门，使砾石与清水交替注入井下；
[0034]第六步：完成投砾后，关闭第一阀门、第二阀门、出液阀门和排气阀门，打开进液阀门和排空阀门，冲洗投砾罐。
[0035]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0036]本专利技术能够实现冲水、投砾、间歇投砾及小流量投砾多种功能，具体地，冲水时，可通过第二管路使液体进入井内；投砾时，通过装填口将砾石装填进投砾罐，通过第一管路向投砾罐内通入液体，液体和砾石混合后通过出液口和第二管路进入井内；间歇投砾时，即交替进行冲水和投砾过程；小流量投砾时，第一管路和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种反向填砾装置，其特征在于：包括投砾罐、水池、第一管路和第二管路，所述投砾罐的底部设置有进液口，所述水池与所述进液口通过所述第一管路连通，所述第一管路上设置有动力结构，所述第二管路的一端与所述第一管路连通，所述第二管路的另一端与井连通，所述投砾罐的顶部设置有出液口，所述出液口与所述第二管路连通，所述投砾罐还开设有装填口，所述装填口用于向所述投砾罐内装填砾石。2.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述投砾罐还设置有安全阀门和压力表，所述压力表用于检测所述投砾罐内的压力，所述安全阀门根据所述压力表检测的所述投砾罐内的压力调节开度。3.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述反向填砾装置还包括第三管路，所述第三管路上设置有排气阀门，所述第三管路的一端与所述第二管路连通，所述第三管路的另一端与大气连通。4.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述投砾罐的底部还设置有排空口，所述排空口处设置有排空阀门。5.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述进液口处设置有进液阀门；所述出液口处设置有出液阀门。6.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述投砾罐的罐体包括上部罐体和下部罐体，所述上部罐体位于所述下部罐体的上方，且所述上部罐体和所述下部罐体连接，所述上部罐体的尺寸自上而下逐渐增大。7.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述第二管路上设置有第一阀门，且所述第一阀门位于所述出液口和所述动力结构之间。8.根据权利要求1所述的反向填砾装置，其特征在于：所述第二管路上设置有第二阀门，且所述第二阀门位于所述出液口和井之间。9.根据权利要求1所述的反向...
【专利技术属性】
技术研发人员：李召坤，杨立志，胡柏石，杜志明，崔玉峰，杨睿，
申请(专利权)人：核工业北京化工冶金研究院，
类型：发明
国别省市：
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