一种定点注浆钻具及方法技术

本发明专利技术提供一种定点注浆钻具及方法，该钻具包括从后到前依次连接的变径接手、安全接手、逆止阀、止浆器、限压阀和导向头，该方法包括确定注浆深度和坐封位置、下入可钻性注浆钻具、止浆器坐封、带压注浆、外提并冲洗钻杆和浆液候凝及扫孔留个步骤。本发明专利技术采用止浆器实现定点坐封，采用限压阀控制注浆浆液的流向，该钻具与高压密封钻杆相配合，能够实现长钻孔断层带(破碎带)地层定点注浆，避免全孔段注浆造成的浪费，提高钻孔施工效率，降低钻孔施工成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种定点注浆钻具及方法


[0001]本专利技术属于煤矿钻探
，涉及定点注浆，具体涉及一种定点注浆钻具及方法。

技术介绍

[0002]随着煤矿钻探技术的发展，常规钻孔施工配套工艺技术方案日趋成熟，已基本解决不同地层及不同用途的需求。但是钻孔施工钻遇大落差断层带(含破碎带)，即使采用定向开分支方法也无法使钻孔轨迹完全避开，从而导致钻进困难，严重时甚至钻孔报废，注浆加固改良地层是一种常见、非常有效地解决办法。目前，煤矿断层带(含破碎带)钻孔注浆采取孔口止浆塞坐封形式，在实行全孔段注浆时，由于前段已施工的完整孔段也会被注浆浆液凝固，因此需要重新开孔钻进，这严重影响了钻孔施工效率，增加了施工成本。
[0003]实施煤矿断层带(含破碎带)钻孔定点注浆的关键，是把需要注浆的破碎孔段和无需注浆的完整孔段隔离开来，理论上采用石油钻井领域常用的封隔器能够实现这一目标，但是，在实际施工时，若将封隔器直接坐封裸眼孔壁上，封隔器外胶筒在裸眼孔壁中反复使用后容易强度失效；此外，封隔器结构较为复杂，不适合直接应用于煤矿井下注浆施工中。
[0004]实施煤矿井下长钻孔定点注浆的重点，是需要精确把控注浆浆液的候凝时间和顶驱液量。从理论上来说，顶驱液量大容易压穿地层造成跑浆，顶驱液量小容易造成注浆浆液残存于注浆钻杆中，造成候凝过程中注浆钻杆内的注浆浆液凝固造成注浆钻杆报废。但是，在实际施工时，若要实现精准把控注浆浆液候凝时间和顶驱液量，其成功率低，并且会导致注浆工序繁琐。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种定点注浆钻具及方法，解决现有技术中针对煤矿断层带(含破碎带)钻孔定点注浆施工效率低的技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0007]一种定点注浆钻具，包括从后到前依次连接的变径接手、安全接手、逆止阀、止浆器、限压阀和导向头。
[0008]所述的止浆器包括可膨胀外筒，可膨胀外筒内固定套设有中心管体，中心管体的后端与可膨胀外筒的后端相平齐，中心管体的前端伸出可膨胀外筒的前端；中心管体的后部内固定安装有逆止阀，中心管体的前部固定安装在限压阀内，中心管体内的空间为止浆器内腔；所述的中心管体上设置有多个油杯，多个油杯沿着轴向方向均匀布设。
[0009]所述的油杯包括设置在中心管体内的油杯壳体，油杯壳体的外端和内端均开放，油杯壳体的外端靠近可膨胀外筒的内壁，油杯壳体的内端靠近止浆器内腔，油杯壳体内的空间为油杯内腔；油杯壳体内设置有油杯弹簧，油杯弹簧的外端固定在油杯壳体的外端上，油杯弹簧的内端处设置有油杯球阀，油杯球阀靠近油杯壳体的内端。
[0010]本专利技术还具有如下技术特征：
[0011]具体的，所述的限压阀包括限压阀上阀体，限压阀上阀体的前部内固定安装有中心管体，限压阀上阀体的后部固定安装在限压阀下阀体前部内，限压阀下阀体的后部上固定安装有导向头。
[0012]所述的限压阀上阀体的空间从前到后依次为中心管体安装腔、限压体安装腔和限压阀内腔，限压阀上阀体的内壁上从前到后依次设置有限压阀上阀体第一台阶和限压阀上阀体第二台阶，限压阀上阀体第一台阶位于中心管体安装腔和限压体安装腔的交界处，限压阀上阀体第二台阶位于限压体安装腔和限压阀内腔的交界处。
[0013]所述的中心管体安装腔内固定安装有中心管体，限压体安装腔内可活动式设置有限压体，限压阀内腔内设置有弹簧座，弹簧座的前端与限压阀上阀体第二台阶为一体化设置，弹簧座的前端上开设有限压阀浆液孔，弹簧座的后端封闭；弹簧座的后部内设置有限压弹簧，限压弹簧的前部固定安装在弹簧座内，限压弹簧的后部内套设有限压体。
[0014]具体的，所述的限压阀上阀体的后端设置有限压阀密封垫圈，限压阀密封垫圈固定安装在限压阀下阀体内；所述的限压体上设置有限压体密封圈。
[0015]具体的，所述的安全接手包括安全接手公接头，安全接手公接头的后部内安装有变径接手，安全接手公接头的前部安装在安全接手母接头内，安全安全接手公接头的前部上固定安装有多个安全接手剪切销钉的内端，多个安全接手剪切销钉的外端固定安装在安全接手母接头上。
[0016]具体的，所述的安全接手母接头内从后到前依次设置有安全接手母接头第一台阶和安全接手母接头第二台阶；所述的安全接手公接头从后到前依次分为安全接手公接头第一段、安全接手公接头第二段和安全接手公接头第三段，安全接手公接头第一段和安全接手公接头第二段的交界处设置有安全接手公接头第一轴肩，安全接手公接头第一轴肩靠近安全接手母接头第一台阶；安全接手公接头第二段和安全接手公接头第三段的交界处设置有安全接手公接头第二轴肩，安全接手公接头第二轴肩靠近安全接手母接头第二台阶。
[0017]具体的，所述的安全接手公接头第二段上设置有外花键，安全接手母接头内设置有与外花键相匹配的内花键。
[0018]具体的，所述的安全接手公接头第三段和安全接手母接头之间设置有安全接手密封圈。
[0019]具体的，所述的逆止阀包括逆止阀上阀体，逆止阀上阀体的后部内固定安装有安全接手，逆止阀上阀体的前部固定安装在逆止阀下阀体内，逆止阀上阀体内可活动式设置有逆止阀球阀芯，逆止阀上阀体的前端覆盖有逆止阀阀盖，逆止阀阀盖上开设有逆止阀浆液孔。
[0020]具体的，所述的限压阀的后部上固定安装有多个导向头剪切销钉的内端，多个导向头剪切销钉的外端固定安装在导向头上。
[0021]本专利技术还保护一种定点注浆方法，该方法采用如上所述的定点注浆钻具，该方法具体包括如下步骤：
[0022]步骤一，确定注浆深度和坐封位置。
[0023]步骤二，下入可钻性注浆钻具：
[0024]将变径接手、安全接手、逆止阀、止浆器、限压阀和导向头组装好，并把高压密封钻杆安装在安全接手内，然后将高压密封钻杆和组装好的把可钻性注浆钻具送入到步骤一所
选定的坐封位置处。
[0025]步骤三，止浆器坐封：
[0026]通过高压密封钻杆及可钻性注浆钻具，向坐封位置的孔内注入浆液，此时注浆浆液的压力低于限压阀的工作压力，注浆浆液使得可膨胀外筒膨胀并将选定位置的孔壁坐封。
[0027]步骤四，带压注浆：
[0028]完成步骤三的坐封后，通过高压密封钻杆及可钻性注浆钻具，向坐封位置的孔内注入浆液，此时注浆浆液的压力大于限压阀的工作压力，能够冲断导向头剪切销钉，使得导向头脱落，导向头脱落后，注浆浆液顺利进入孔段中，注浆过程中可膨胀外筒始终处于坐封状态。
[0029]步骤五，外提并冲洗钻杆：
[0030]完成步骤四的注浆后，采用钻机从孔口处强力外提高压密封钻杆，将高压密封钻杆提出后，卸下并进行冲洗。
[0031]步骤六，浆液候凝及扫孔：
[0032]等待步骤四所注入的注浆浆液凝固后，浆液候凝过程中，可膨胀外筒一直处于坐封状态；候凝完成后，采用钻机带动钻杆和钻头，将长钻孔中残存的定点注浆钻具进行破碎，然后穿过注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定点注浆钻具，其特征在于，包括从后到前依次连接的变径接手(1)、安全接手(2)、逆止阀(3)、止浆器(4)、限压阀(5)和导向头(6)；所述的止浆器(4)包括可膨胀外筒(401)，可膨胀外筒(401)内固定套设有中心管体(402)，中心管体(402)的后端与可膨胀外筒(401)的后端相平齐，中心管体(402)的前端伸出可膨胀外筒(401)的前端；中心管体(402)的后部内固定安装有逆止阀(3)，中心管体(402)的前部固定安装在限压阀(5)内，中心管体(402)内的空间为止浆器内腔(403)；所述的中心管体(402)上设置有多个油杯(404)，多个油杯(404)沿着轴向方向均匀布设；所述的油杯(404)包括设置在中心管体(402)内的油杯壳体(40401)，油杯壳体(40401)的外端和内端均开放，油杯壳体(40401)的外端靠近可膨胀外筒(401)的内壁，油杯壳体(40401)的内端靠近止浆器内腔(403)，油杯壳体(40401)内的空间为油杯内腔(40402)；油杯壳体(40401)内设置有油杯弹簧(40403)，油杯弹簧(40403)的外端固定在油杯壳体(40401)的外端上，油杯弹簧(40403)的内端处设置有油杯球阀(40404)，油杯球阀(40404)靠近油杯壳体(40401)的内端。2.如权利要求1所述的定点注浆钻具，其特征在于，所述的限压阀(5)包括限压阀上阀体(501)，限压阀上阀体(501)的前部内固定安装有中心管体(402)，限压阀上阀体(501)的后部固定安装在限压阀下阀体(502)前部内，限压阀下阀体(502)的后部上固定安装有导向头(6)；所述的限压阀上阀体(501)的空间从前到后依次为中心管体安装腔(502)、限压体安装腔(503)和限压阀内腔(504)，限压阀上阀体(501)的内壁上从前到后依次设置有限压阀上阀体第一台阶(505)和限压阀上阀体第二台阶(506)，限压阀上阀体第一台阶(505)位于中心管体安装腔(502)和限压体安装腔(503)的交界处，限压阀上阀体第二台阶(506)位于限压体安装腔(503)和限压阀内腔(504)的交界处；所述的中心管体安装腔(502)内固定安装有中心管体(402)，限压体安装腔(503)内可活动式设置有限压体(507)，限压阀内腔(504)内设置有弹簧座(508)，弹簧座(508)的前端与限压阀上阀体第二台阶(506)为一体化设置，弹簧座(508)的前端上开设有限压阀浆液孔(509)，弹簧座(508)的后端封闭；弹簧座(508)的后部内设置有限压弹簧(510)，限压弹簧(510)的前部固定安装在弹簧座(508)内，限压弹簧(510)的后部内套设有限压体(507)。3.如权利要求2所述的定点注浆钻具，其特征在于，所述的限压阀上阀体(501)的后端设置有限压阀密封垫圈(511)，限压阀密封垫圈(511)固定安装在限压阀下阀体(502)内；所述的限压体(507)上设置有限压体密封圈(512)。4.如权利要求1所述的定点注浆钻具，其特征在于，所述的安全接手(2)包括安全接手公接头(201)，安全接手公接头(201)的后部内安装有变径接手(1)，安全接手公接头(201)的前部安装在安全接手母接头(202)内，安全安全接手公接头(201)的前部上固定安装有多个安全接手剪切销钉(203)的内端，多个安全接手剪切销钉(203)的外端固定安装在安全接手母接头(202)...

【专利技术属性】
技术研发人员：田东庄，程合玉，范运林，张磊，张安东，牟培英，邵国杰，祁军，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司地质勘探工程分公司，
类型：发明
国别省市：