【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质勘探，具体涉及一种过地层空腔带的地质钻探装置及方法。
技术介绍
1、钻探是应用较广的地质勘察方法，既适用于可行性研究阶段，也适用于初步勘察阶段、详细勘察阶段，可直接获得岩、土芯，查明地层各岩土层的成分、性质、结构、厚度、基岩面的起伏、地下水的埋深等，同时也可验证物探结果。
2、但在不同地区、不同地层进行钻探过程中，不同程度地出现钻具刺坏、断钻具、卡套管、断套管、断刮刀片、掉牙轮和掉钻头等事故，特别是钻探遇到地下溶洞、岩溶地层时，经常出现钻具突然下落、埋钻或卡钻、钻杆给进力突然下降、冲洗液突然减少、孔内掉块、钻进响声变化等异常现象，导致钻探无法正常进行。此时，在未探明地层构造的情况下，若冒然改换钻址重新钻探，不仅可能会重新遇到上述异常现象，造成钻探失败，更会造成钻探费用增加。
3、现有的地质钻探遇地层空腔时，往往采用下放套管的形式在地层空腔形成套筒帷幕，以保证钻探孔内泥浆正常循环，或放弃已钻钻孔，重新择址下钻。
4、当放弃已钻钻孔时，会造成钻探成本增加，且延误整个工期。当采用套筒时，需对已钻进段钻孔进行扩孔，使钻探成本增加，且因无法精确测量空腔高度，导致套筒长度不够精确，不能直达空腔底部，致使泥浆大量漏失；或因空腔内部不规则，套筒底部不能与空腔底部紧密接触，致使泥浆大量漏失。
5、公开号为[cn117005823a]的专利申请，公开了一种定向钻近距离过采空区裂隙带方法，包括以下步骤：a、钻探施工发生漏失后分析原因确实因钻孔轨迹穿过巷道裂隙带原因，顶漏钻进施工至影响巷
6、公开号为[cn106761543a]的专利技术专利申请，公开了一种钻孔通过采空区漏失段的方法，通过钻孔注浆堵漏，所述的注浆堵漏是采用堵漏剂在采空区形成完整的类似岩体；注浆堵漏包括下述方法：1)煤层厚度≤2m的采空区，采用水泥、水玻璃双液浆灌注，在采空区底部形成锥形体；2)煤层厚度2～5m的采空区，以钻孔为中心，采用水泥、水玻璃双液浆灌注，在采空区底部形成半径为5～10m的类似锥状岩体；3)多个煤层叠加厚度或者单个煤层厚度>5m开采后形成的采空区，在采空区底部通过钻孔灌注混合浆液形成固定锥形体。但是由于该专利技术以以钻孔为中心，采用水泥、水玻璃双液浆灌注，在采空区形成锥状岩体，所需灌注材料较多，成本较高。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种过地层空腔带的地质钻探装置及方法，通过堵漏连接管将囊袋仓与中空钻杆连接，将囊袋布置于囊袋仓，囊袋仓下口连接有空心钻头，将囊袋置入地层空腔，再将细骨料浆液通过空心钻杆内腔注入囊袋，然后通过切袋钻齿切割囊袋，使囊袋从囊袋仓脱离，在底层空降中形成人工帷幕体，保障钻探过程不换孔，仅对钻探路径进行堵漏，使用注浆液较少，成本可控，使得钻杆顺利穿越地层空腔带完成钻探工作，具有结构简单、安装方便、操作便捷的特点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种过地层空腔带的地质钻探装置，包括堵漏连接管2，所述的堵漏连接管2内壁设置有一圈凸起的卡块3，堵漏连接管2的下口与囊袋仓10的上口固定连接，囊袋仓10的下口与空心钻头6的上口固定连接，空心钻头6下口的外壁上设置有扫孔钻齿7，空心钻头6下口的内壁上设置有切袋钻齿8，所述的堵漏连接管2内设置有束袋环1，束袋环1的下口通过紧固螺栓4将囊袋5的袋口固定，束袋环1为上口大下口小的漏斗状，束袋环1的上口卡在堵漏连接管2内壁的卡块3上，束袋环1的下口穿过堵漏连接管2内壁的卡块3，所述的囊袋5布置于囊袋仓10内。
4、所述的堵漏连接管2、空心钻头6及囊袋仓10均为空心管状，其中，堵漏连接管2和囊袋仓10的外径相同且不小于中空钻杆03的外径，同时不大于空心钻头6的外径。
5、所述的扫孔钻齿7凸出空心钻头6外壁厚度为10～15mm；所述的切袋钻齿8凸出空心钻头6内壁厚度为10～15mm。
6、所述的囊袋5按地层空腔带09高度分为小号、中号和大号。
7、所述的小号囊袋5高度小于1.5m。
8、所述的中号囊袋5高度1.5-3m。
9、所述的大号囊袋5高度大于3m。
10、所述的囊袋仓10内壁上涂有润滑油。
11、一种过地层空腔带的地质钻探方法，包括以下步骤：
12、步骤1：正常地质钻探时，中空钻杆03顶端给进力p，扭矩t保持一定峰值使中空钻杆03正常钻至目标层；当地质钻探参数发生下式中变化时，说明地质钻探钻遇地层空腔带09；
13、
14、式中，p为中空钻杆03顶端给进力，单位为n；t为中空钻杆03顶端扭矩，单位为n.m；q出为由钻孔内循环回地面的泥浆量，单位为m3；
15、步骤2：对步骤1中进入地层的每根中空钻杆03标号，当中空钻杆03给进力p＝0，扭矩t＝0，钻孔内无返回地面泥浆时，停钻测量入孔第ni根钻杆露在钻孔外高度hi；再继续空钻或顶水钻进；当中空钻杆前段钻头接触到空腔底部时，中空钻杆给进力p，扭矩t出现规律性低峰值波动，停钻测量入孔第nn根钻杆露在钻孔外高度hn，按下式计算空腔带高度h：
16、h＝hi+(n+1)hw-hn，
17、式中，h为地层空腔带09高度，单位为m；hi为第i根钻杆外露在地面长度，单位为m；hw为标准钻杆长度，单位为m；hn为第n根钻杆外露在地面长度，单位为m；n为从第ni根至第nn根中空钻杆下放入钻孔的标准根数，n＝0,1,2...；
18、步骤3：完成上述步骤2后，提出中空钻杆03，通过堵漏连接管2安装地质钻探装置，重新下钻进入地层空腔带09，至空心钻头6下端距离地层空腔带09底200～300mm时停止下放；
19、步骤4：完成上述步骤3后，通过中空钻杆03的中间空腔，向地层空腔带09注细骨料浆液，细骨料浆液到达地层空腔带09内的地质钻探装置后，囊袋5在注浆压力和细骨料浆液重力双重作用下，从囊袋仓10脱出，吊挂在地层空腔带09内；细骨料浆液首先横向外溢淌至囊袋5，在囊袋5约束下，缓慢提升中空钻杆03至空心钻头6进入钻孔内200～300mm，细骨料浆液在囊袋仓10内竖向向上堆积直至进入钻孔凝固后，与地层空腔带09内的岩体紧密接触，在地层空腔带09形成不规则空腔人工帷幕体，中空钻杆03提升速度按下式计算：
20、
21、式中，v为中空钻杆03提升速度，单位为m/min；h为地层空腔带09本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种过地层空腔带的地质钻探装置，包括堵漏连接管(2)，其特征在于，所述的堵漏连接管(2)内壁设置有一圈凸起的卡块(3)，堵漏连接管(2)的下口与囊袋仓(10)的上口固定连接，囊袋仓(10)的下口与空心钻头(6)的上口固定连接，空心钻头(6)下口的外壁上设置有扫孔钻齿(7)，空心钻头(6)下口的内壁上设置有切袋钻齿(8)，所述的堵漏连接管(2)内设置有束袋环(1)，束袋环(1)的下口通过紧固螺栓(4)将囊袋(5)的袋口固定，束袋环(1)为上口大下口小的漏斗状，束袋环(1)的上口卡在堵漏连接管(2)内壁的卡块(3)上，束袋环(1)的下口穿过堵漏连接管(2)内壁的卡块(3)，所述的囊袋(5)布置于囊袋仓(10)内。
2.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的堵漏连接管(2)、空心钻头(6)及囊袋仓(10)均为空心管状，其中，堵漏连接管(2)和囊袋仓(10)的外径相同且不小于中空钻杆(03)的外径，同时不大于空心钻头(6)的外径。
3.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的扫孔钻齿(7)凸出空心钻头(
4.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的囊袋(5)按地层空腔高度分为小号、中号和大号；
5.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的囊袋仓(10)内壁上涂有润滑油。
6.基于权利要求1～5所述的一种过地层空腔带的地质钻探装置的过地层空腔带的地质钻探方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种过地层空腔带的地质钻探方法，其特征在于，所述的步骤1中，若地层空腔带(09)内无地下水，中空钻杆(03)给进力P、扭矩T突降为0或钻孔泥浆不循环，继续旋转中空钻杆(03)空钻至地层空腔带(09)底；若地层空腔带(09)内存在地下水，中空钻杆(03)给进力P突为0、扭矩T大幅突降或钻孔泥浆不循环时，继续顶水钻进至地层空腔带(09)底；
8.根据权利要求6所述的一种过地层空腔带的地质钻探方法，其特征在于，所述的步骤3中，根据计算的地层空腔带(09)高度，选择与地层空腔带(09)高度H对应型号的地质钻探装置安装在中空钻杆(03)下方端头。
9.根据权利要求6所述的一种过地层空腔带的地质钻探方法，其特征在于，所述的步骤4中，细骨料浆液应为速凝型浆液，初凝时间为2～3小时，终凝时间小于10小时。
10.根据权利要求6所述的一种过地层空腔带的地质钻探方法，其特征在于，所述的步骤5中，旋转钻具时，中空钻杆(03)不再施加给进力P。
...【技术特征摘要】
1.一种过地层空腔带的地质钻探装置，包括堵漏连接管(2)，其特征在于，所述的堵漏连接管(2)内壁设置有一圈凸起的卡块(3)，堵漏连接管(2)的下口与囊袋仓(10)的上口固定连接，囊袋仓(10)的下口与空心钻头(6)的上口固定连接，空心钻头(6)下口的外壁上设置有扫孔钻齿(7)，空心钻头(6)下口的内壁上设置有切袋钻齿(8)，所述的堵漏连接管(2)内设置有束袋环(1)，束袋环(1)的下口通过紧固螺栓(4)将囊袋(5)的袋口固定，束袋环(1)为上口大下口小的漏斗状，束袋环(1)的上口卡在堵漏连接管(2)内壁的卡块(3)上，束袋环(1)的下口穿过堵漏连接管(2)内壁的卡块(3)，所述的囊袋(5)布置于囊袋仓(10)内。
2.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的堵漏连接管(2)、空心钻头(6)及囊袋仓(10)均为空心管状，其中，堵漏连接管(2)和囊袋仓(10)的外径相同且不小于中空钻杆(03)的外径，同时不大于空心钻头(6)的外径。
3.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的扫孔钻齿(7)凸出空心钻头(6)外壁厚度为10～15mm；所述的切袋钻齿(8)凸出空心钻头(6)内壁厚度为10～15mm。
4.根据权利要求1所述一种过地层空腔带的地质钻探装置，其特征在于，所述的囊袋(5)按...
【专利技术属性】
技术研发人员：代飞龙，董志龙，刘畅，杨国勇，
申请(专利权)人：新疆天池能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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