CN107269252A - 一种井内逆向投砾工具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井内逆向投砾工具，所述投砾工具包括外投砾部件和插入在外投砾部件内的插管；外投砾部件的主体结构为外管，外管的顶部设有接箍，中部的同一水平面上设有四个均匀分布的投砾孔A；外管的内表面且在投砾孔A的上方设有挡块，在每个投砾孔A的正下方设有凹槽，凹槽的正下方设有导向轨道，导向轨道的正下方设有销钉；所述的导向轨道内装有滑套；滑套上设有爪簧，四个爪簧的中部各设有一个投砾孔B。本发明采用改进的滑套开关，可以方便实现投砾口的开与关；可以保证投砾管内的砾料在投砾结束后不溜入井底，而留在投砾管内，从井口取出。
Description
技术领域
本发明属于地浸采铀领域，具体涉及一种井内逆向投砾工具，用于地浸采铀工艺井及一般水文水井、地热井的投砾。
背景技术
对于地浸采铀工艺井、水文水井、地热井来说，管外填砾式结构是最常用的钻孔成井方式。其中，基管为钻孔的套管或其他管柱，外面通过丝网、绕丝或环型骨架等方式进行防砂，基管上连套管，下接沉砂管。投砾采用静水或动水方式(赵乔付等.CN103899283A，2014.07.02，一种砂石泵填砾方法.汪发文等.CN103883291B，2016.03.02，水文水井管内投砾成井设备及施工方法.)，将砾料从套管外环空中正向填入。
这类投砾方式对于浅井砾料堆放比较结实，成本低。但对于深井，正向投砾则相对困难，投砾时间长、砾石易于分级、搭桥；特别对于有多个含水层或多目的矿层时，采用多层过滤管、进行多层填砾，困难很大。
针对常见的填砾式成井的缺点，美国地浸工艺井借鉴石油开采的经验，进行全孔逆向注水泥浆、切割、下入内置过滤器、逆向投砾(王海峰，苏学斌，刘乃忠，邢拥国，武伟，程宗芳.美国地浸铀矿山钻孔成井工艺及井场运行.铀矿冶.Vol.29(3)，2010.8:113-118.)。其逆向投砾的进行是通过两个单向阀来控制，下投砾管困难，且投砾完成后管内的砾料需要返排。针对多层矿，我国也开始进行内置过滤器的研究，但考虑到逆向投砾的困难，并未开展逆向投砾的研究(姜岩等.地浸开采多层矿体的钻孔过滤器建造工艺.铀矿冶.Vol.33(4)，2014.11:177-191)。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，设计出一种井内逆向投砾工具，该投砾工具可以保证投砾结束后有效关闭投砾口，并使投砾管内的砾料保持在管内，在井口取出而避免返排。
本发明的技术方案如下：一种井内逆向投砾工具，所述投砾工具包括外投砾部件和插入在外投砾部件内的插管；所述的外投砾部件的主体结构为外管，外管的顶部设有接箍，中部的同一水平面上设有四个均匀分布的投砾孔A；外管的内表面且在投砾孔A的上方设有挡块，在每个投砾孔A的正下方设有凹槽，凹槽的正下方设有导向轨道，导向轨道的正下方设有销钉；所述的导向轨道内装有滑套；滑套上设有爪簧，四个爪簧的中部各设有一个投砾孔B，滑套在外力作用下可经导向轨道沿着外管的内表面上下滑动；当滑套下行至斩断销钉时，投砾孔B与投砾孔A完全正对；
所述的插管为上粗下细、上端开口且下端封口的结构，上端开口处为接头，下端封口处为凸头；在插管中部的同一水平面上设有四个均匀分布的出砾口，在出砾口的上部设有弹簧塞。
所述的接头与投砾管相连，用作砾料的注入通道及控制部件。
所述的弹簧塞上端为固定在插管上的弹簧座，弹簧座的下端设有弹簧，弹簧的下端连接滑块；滑块的外部固定有挡片，挡片挡住弹簧以保证弹簧内不进砂子；滑块内壁紧贴插管的外壁；在外力作用下，滑块可带动挡片向上滑动，同时露出出砾口。
所述的弹簧座上有密封圈B，密封圈B与挡片紧密接触。
所述的投砾孔A制成喇叭口，内小外大；投砾孔B也制成喇叭口，外小内大。
在外管的内壁上投砾孔A的上方和下方分别设有密封圈C。
在插管上部较粗的位置上设有密封圈A。
本发明所述的井内逆向投砾工具的使用方法，包括以下步骤：
1)将外投砾部件的接箍与过滤筛管相连，过滤筛管上部的封隔装置将过滤筛管和外投砾部件悬挂在套管上，并使过滤筛管正对目标出水层位；
2)将插管的接头与投砾管相连并下入井内；
3)通过钻机或其他井下作业机械缓缓下入插管，置于过滤筛管内；
4)再向下插入插管，进入外投砾部件；首先密封圈A进行封隔，然后弹簧塞上的滑块碰上外投砾部件上的挡块并压缩弹簧，露出出砾口；
5)继续向下插入插管，使插管的凸头进入凹槽挤压滑套上的爪簧，爪簧收缩使滑套经导向轨道向下滑行，至销钉处斩断销钉，此时爪簧上的投砾孔B和外投砾部件上的投砾孔A对正打开；
6)从井口往投砾管投砾，砾料从出砾口流出，经投砾孔B和投砾孔A进入外投砾部件外的环形空间中；
7)投砾结束后缓缓拨出插管，爪簧在插管推行下经导向轨道向上滑行，关闭投砾孔A和投砾孔B，并在凹槽处放开爪簧，插管与滑套分开；
8)插管继续上行，弹簧恢复弹力，滑块下行并关闭出砾口，将剩余的砾料留在投砾管中；
9)插管继续上行，密封圈A脱离外投砾部件并完成投砾工序。
本发明的显著效果在于：本发明采用改进的滑套开关，可以方便实现投砾口的开与关；采用喇叭口结构，可以将圆形砾料挤入外环形空间或内管空间，使砾料不卡在滑套与外投砾部件之间，使滑套无法关闭；插管上的弹簧塞结构，可以保证投砾管内的砾料在投砾结束后不溜入井底，而留在投砾管内，从井口取出。
附图说明
图1是本发明外投砾部件示意图；
图2是本发明插管结构示意图；
图3是本发明开关打开示意图；
图4是本发明开关关闭示意图。
图注：1外投砾部件、2插管、3管箍、4外管、5挡块、6导向轨道、7投砾孔A、8销钉、9滑套、10爪簧、11投砾孔B、12插管公接头、13密封圈A、14弹簧塞、15出砾口、16弹簧座、17弹簧、18挡片、19滑块、20凹槽、21密封圈B、22密封圈C。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种井内逆向投砾工具作进一步的详细说明。
如图1所示，一种井内逆向投砾工具，所述投砾工具包括外投砾部件1和插入在外投砾部件1内的插管2；所述的外投砾部件1的主体结构为外管4，外管4的顶部设有接箍3，中部的同一水平面上设有四个均匀分布的投砾孔A7；外管4的内表面且在投砾孔A7的上方设有挡块5，在每个投砾孔A7的正下方设有凹槽20，凹槽20的正下方设有导向轨道6，导向轨道6的正下方设有销钉8；所述的导向轨道6内装有滑套9；滑套9上设有爪簧10，四个爪簧10的中部各设有一个投砾孔B11，滑套9在外力作用下可经导向轨道6沿着外管4的内表面上下滑动；当滑套9下行至斩断销钉8时，投砾孔B11与投砾孔A7完全正对；
所述的插管2为上粗下细、上端开口且下端封口的结构，上端开口处为接头12，下端封口处为凸头23；在插管2中部的同一水平面上设有四个均匀分布的出砾口15，在出砾口15的上部设有弹簧塞14。
所述的接头12与投砾管相连，用作砾料的注入通道及控制部件。
所述的弹簧塞14上端为固定在插管2上的弹簧座16，弹簧座16的下端设有弹簧17，弹簧17的下端连接滑块19；滑块19的外部固定有挡片18，挡片18挡住弹簧17以保证弹簧17内不进砂子；滑块19内壁紧贴插管2的外壁；在外力作用下，滑块19可带动挡片18向上滑动，同时露出出砾口15。
所述的弹簧座16上有密封圈B21，密封圈B21与挡片18紧密接触。
所述的投砾孔A7制成喇叭口，内小外大；投砾孔B11也制成喇叭口，外小内大。
在外管4的内壁上投砾孔A7的上方和下方分别设有密封圈C22。
在插管2上部较粗的位置上设有密封圈A13。
本发明所述的井内逆向投砾工具的使用方法，包括以下步骤：
1)将外投砾部件1的接箍3与过滤筛管相连，过滤筛管上部的封隔装置将过滤筛管和外投砾部件1悬挂在套管上，并使过滤筛管正对目标出水层位；
2)将插管2的接头12与投砾管相连并下入井内；
3)通过钻机或其他井下作业机械缓缓下入插管2，置于过滤筛管内；
4)再向下插入插管2，进入外投砾部件；首先密封圈A13进行封隔，然后弹簧塞14上的滑块19碰上外投砾部件1上的挡块5并压缩弹簧17，露出出砾口15；
5)继续向下插入插管2，使插管2的凸头23进入凹槽20挤压滑套9上的爪簧10，爪簧10收缩使滑套9经导向轨道6向下滑行，至销钉8处斩断销钉8，此时爪簧10上的投砾孔B11和外投砾部件1上的投砾孔A7对正打开；
6)从井口往投砾管投砾，砾料从出砾口15流出，经投砾孔B11和投砾孔A7进入外投砾部件1外的环形空间中；
7)投砾结束后缓缓拨出插管2，爪簧10在插管2推行下经导向轨道6向上滑行，关闭投砾孔A7和投砾孔B11，并在凹槽20处放开爪簧10，插管2与滑套9分开；
8)插管2继续上行，弹簧17恢复弹力，滑块19下行并关闭出砾口15，将剩余的砾料留在投砾管中；
9)插管2继续上行，密封圈A13脱离外投砾部件1并完成投砾工序。
以上对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种井内逆向投砾工具，其特征在于：所述投砾工具包括外投砾部件(1)和插入在外投砾部件(1)内的插管(2)；所述的外投砾部件(1)的主体结构为外管(4)，外管(4)的顶部设有接箍(3)，中部的同一水平面上设有四个均匀分布的投砾孔A(7)；外管(4)的内表面且在投砾孔A(7)的上方设有挡块(5)，在每个投砾孔A(7)的正下方设有凹槽(20)，凹槽(20)的正下方设有导向轨道(6)，导向轨道(6)的正下方设有销钉(8)；所述的导向轨道(6)内装有滑套(9)；滑套(9)上设有爪簧(10)，四个爪簧(10)的中部各设有一个投砾孔B(11)，滑套(9)在外力作用下可经导向轨道(6)沿着外管(4)的内表面上下滑动；当滑套(9)下行至斩断销钉(8)时，投砾孔B(11)与投砾孔A(7)完全正对；
所述的插管(2)为上粗下细、上端开口且下端封口的结构，上端开口处为接头(12)，下端封口处为凸头(23)；在插管(2)中部的同一水平面上设有四个均匀分布的出砾口(15)，在出砾口(15)的上部设有弹簧塞(14)。
2.如权利要求1所述的一种井内逆向投砾工具，其特征在于：所述的接头(12)与投砾管相连，用作砾料的注入通道及控制部件。
3.如权利要求1所述的一种井内逆向投砾工具，其特征在于：所述的弹簧塞(14)上端为固定在插管(2)上的弹簧座(16)，弹簧座(16)的下端设有弹簧(17)，弹簧(17)的下端连接滑块(19)；滑块(19)的外部固定有挡片(18)，挡片(18)挡住弹簧(17)以保证弹簧(17)内不进砂子；滑块(19)内壁紧贴插管(2)的外壁；在外力作用下，滑块(19)可带动挡片(18)向上滑动，同时露出出砾口(15)。
4.如权利要求3所述的一种井内逆向投砾工具，其特征在于：所述的弹簧座(16)上有密封圈B(21)，密封圈B(21)与挡片(18)紧密接触。
5.如权利要求1所述的一种井内逆向投砾工具，其特征在于：所述的投砾孔A(7)制成喇叭口，内小外大；投砾孔B(11)也制成喇叭口，外小内大。
6.如权利要求1所述的一种井内逆向投砾工具，其特征在于：在外管(4)的内壁上投砾孔A(7)的上方和下方分别设有密封圈C(22)。
7.如权利要求1所述的一种井内逆向投砾工具，其特征在于：在插管(2)上部较粗的位置上设有密封圈A(13)。
8.一种如权利要求1所述的井内逆向投砾工具的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将外投砾部件(1)的接箍(3)与过滤筛管相连，过滤筛管上部的封隔装置将过滤筛管和外投砾部件(1)悬挂在套管上，并使过滤筛管正对目标出水层位；
2)将插管(2)的接头(12)与投砾管相连并下入井内；
3)通过钻机或其他井下作业机械缓缓下入插管(2)，置于过滤筛管内；
4)再向下插入插管(2)，进入外投砾部件；首先密封圈A(13)进行封隔，然后弹簧塞(14)上的滑块(19)碰上外投砾部件(1)上的挡块(5)并压缩弹簧(17)，露出出砾口(15)；
5)继续向下插入插管(2)，使插管(2)的凸头(23)进入凹槽(20)挤压滑套(9)上的爪簧(10)，爪簧(10)收缩使滑套(9)经导向轨道(6)向下滑行，至销钉(8)处斩断销钉(8)，此时爪簧(10)上的投砾孔B(11)和外投砾部件(1)上的投砾孔A(7)对正打开；
6)从井口往投砾管投砾，砾料从出砾口(15)流出，经投砾孔B(11)和投砾孔A(7)进入外投砾部件(1)外的环形空间中；
7)投砾结束后缓缓拨出插管(2)，爪簧(10)在插管(2)推行下经导向轨道(6)向上滑行，关闭投砾孔A(7)和投砾孔B(11)，并在凹槽(20)处放开爪簧(10)，插管(2)与滑套(9)分开；
8)插管(2)继续上行，弹簧(17)恢复弹力，滑块(19)下行并关闭出砾口(15)，将剩余的砾料留在投砾管中；
9)插管(2)继续上行，密封圈A(13)脱离外投砾部件(1)并完成投砾工序。
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