CN107575249B - 一种高压泥浆护壁方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿山钻探领域，涉及一种高压泥浆护壁方法及装置。本发明所解决上述现有技术中存在的技术问题，设计出一种井下高压泥浆护壁方法，并此方法是基于利用一种井下高压泥浆护壁装置进行的。所述装置包括制浆机、泥浆泵、钻机、空心钻杆、钻杆逆止阀、防喷器、三通、孔口管、泥浆沉淀罐、溢流阀、钢板泥浆池、滤网等形成的泥浆循环系统，通过本发明中的装置可使得泥浆循环供应，节约了用水。经过泥浆沉淀罐的沉降，泥浆中的含砂率可以降低98%以上。所述方法可以对钻孔孔壁产生正压力，并在孔壁上形成一层泥浆膜，从而防止钻孔的塌孔和缩径，保证正常钻进。

Description

一种高压泥浆护壁方法及装置

技术领域

本发明属于矿山钻探领域，涉及一种高压泥浆护壁装置及方法。

背景技术

随着井工矿山开采深度的不断增加，国家对矿山安全生产工作越来越重视重视，要求对受水害威胁区域或水文地质条件复杂的矿井、煤与瓦斯突出矿井掘进、回采前要钻探进行超前探测、注浆加固或抽排瓦斯，防止造成水害及瓦斯事故。正常情况下，现有的钻探设备能够满足施工要求。但是，在软岩、软煤地层中钻探经常出现塌孔、缩径现象而发生卡钻、埋钻、抱死钻杆等各类钻探事故，严重影响钻探施工进度，处理起来难度较大，处理不当还会造成钻孔报废，钻具丢失，造成经济损失。因此设计一种井下高压泥浆护壁方法可以有效防止钻探塌孔、缩径现象的发生，保证钻探工作顺利进行。

发明内容

本发明所解决上述现有技术中存在的技术难题，设计出一种井下钻探高压泥浆护壁方法，并此方法是基于利用一种井下高压泥浆护壁装置进行的。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高压泥浆护壁装置，包括制浆机、泥浆泵、钻机、空心钻杆、钻杆逆止阀、螺杆马达、钻头、防喷器、三通、孔口管、泥浆沉淀罐、溢流阀、钢板泥浆池、滤网；所述制浆机通过管道连接所述钢板泥浆池，用于将泥浆输送到钢板泥浆池中并及时补充泥浆，所述泥浆泵的进浆口通过第一管路与钢板泥浆池连接，所述第一管路的一端连接泥浆泵进浆口，另一端从钢板泥浆池的上方深入钢板泥浆池的泥浆中，所述钻机安装空心钻杆，所述空心钻杆从内部穿过防喷器、三通和孔口管，并且在空心钻杆的前端处设置有钻杆逆止阀、螺杆马达和钻头，所述钻杆末端通过第二管路连接于泥浆泵出浆口，所述第二管路为高压钢丝软管，所述防喷器通过法兰盘与三通连接，所述三通通过法兰盘与孔口管连接，所述三通通过第三管路与泥浆沉淀罐连接，所述第三管路为高压钢丝软管，所述泥浆沉淀罐的进口端设置有阀门，其出口端设置有溢流阀，所述溢流阀通过第四管路连接钢板泥浆池，并且所述第四管路的末端通入位于钢板泥浆池上部的滤网中。

进一步，所述泥浆沉淀罐的壳体为圆柱体结构，在其壳体内部上壁设置有三层挡板，在其壳体外部上方还设置有压力表，在其壳体外部底部还设置有泥浆阀，所述三层挡板由长度递进增大的三个弧形挡板组成，其中短挡板位于泥浆进口端，长挡板位于泥浆出口端，而中挡板位于两者之间。

一种高压泥浆护壁方法，利用上述的一种高压泥浆护壁装置，按照如下步骤进行：

步骤一，施工时，首先将钻机按设计位置、角度固定，预埋好孔口管并试压合格，将空心钻杆穿过防喷器、三通，接着将钻杆逆止阀安装在空心钻杆末端，并将马达和钻杆逆止阀连接，将钻头和马达连接，然后将钻杆逆止阀、马达和钻头一并通过孔口管插入到钻孔内，用螺栓将防喷器、三通、孔口管连接在一起，最后用高压钢丝软管将三通和泥浆沉淀罐连接，泥浆沉淀罐的一端设置控制阀门，另一端安设溢流阀，与溢流阀连接的管道出口直接和钢板泥浆池上的滤网搭接；

步骤二，用制浆机制备泥浆，并通过管道接通钢板泥浆池，将泥浆排到钢板泥浆池内，用泥浆泵将钢板泥浆池里的泥浆通过空心钻杆压入钻孔，泥浆从钻头排出，将钻孔内的钻屑带出，通过孔口管、三通、第三管路进入到泥浆沉淀罐里进行沉淀；

步骤三，在泥浆沉淀罐里，由于三层挡板的作用导致泥浆流速降低，钻屑沉淀到沉淀罐底部，泥浆沉淀罐上安装有压力表，当压强超过溢流阀的设定值时，溢流阀会自动打开，泥浆通过溢流阀、第四管路、滤网排到泥浆池中进一步沉淀，再通过泥浆泵、钻杆压入钻孔，形成泥浆循环系统。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：通过本发明中的方法使得泥浆具有较高的压力，可以对钻孔孔壁产生正压力，并在孔壁上形成一层泥浆膜，从而防止钻孔的塌孔和缩径，保证正常钻进；通过本发明中的装置可使得泥浆循环供应，节约了清水的供应和污水的排放。经过泥浆沉淀罐、过滤网、沉淀池的沉淀和过滤，泥浆中的含砂率可以降低98%以上。

附图说明

图1为本发明工作状态泥浆流向示意图,其中A区域为剖视图。

图2为本发明整体结构的装配示意图。

图3为本发明泥浆沉淀罐内部挡板结构的正视示意图。

图4为本发明泥浆沉淀罐内部挡板结构的右视示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1和图2所示，一种高压泥浆护壁装置，包括制浆机1、泥浆泵2、钻机3、空心钻杆8、钻杆逆止阀18、螺杆马达23、钻头24、防喷器4、三通5、孔口管6、泥浆沉淀罐9、溢流阀10、钢板泥浆池11、滤网12；所述制浆机1通过管道连通所述钢板泥浆池11，用于将泥浆输送到钢板泥浆池中并及时补充泥浆，所述泥浆泵2通过第一管路13和钢板泥浆池11连接，所述第一管路13的一端连接泥浆泵2，另一端通入到钢板泥浆池11的底部，使得泥浆经泥浆泵的抽吸作用而经过第一管路进行泥浆供应，所述钻机3上安装空心钻杆8，所述空心钻杆8穿过防喷器4、三通5和孔口管6的内部，并且在空心钻杆8的前端处设置有钻杆逆止阀18、螺杆马达23、钻头24，在使用状态下所述空心钻杆的前端位于钻孔内，所述钻杆8通过第二管路14连接于泥浆泵2，所述第二管路14为高压钢丝软管，所述防喷器4通过法兰盘与三通5连接，所述三通5通过法兰盘7与孔口管6连接，所述空心钻杆的外壁与三通和孔口管内壁形成回流空间，所述防喷器紧贴空心钻杆外壁并起到封堵三通的左端端口的作用，使得在使用状态下泥浆流经回流空间并从三通的下端端口流出，所述三通5通过第三管路15与泥浆沉淀罐9连接，并且所述泥浆沉淀罐9进口端有控制阀门17，其出口端设置有溢流阀10，所述第三管路也为高压钢丝软管，所述泥浆沉淀罐9通过第四管路16连接钢板泥浆池11，并且所述第四管路16的末端通入位于钢板泥浆池11上部的滤网12中；如图3所示，所述泥浆沉淀罐9的壳体为圆柱体结构，其抗压强度不低于12Mpa，在其壳体内部上壁设置有三层挡板，在其壳体外部上还设置有压力表19，所述三层挡板由长度递进增大的三个弧形挡板组成，弧形挡板均朝向泥浆沉淀罐的进口端，并且短挡板22位于靠近泥浆进口端的位置，长挡板20位于靠近泥浆出口端的位置，而中挡板21位于两者之间，如图4所示；在泥浆沉淀罐下部设置一个钻屑排出孔，钻屑排出孔上安设泥浆阀25，当泥浆沉淀罐内钻屑沉淀到一定程度时，可以将泥浆阀25打开，将钻屑排出。

一种高压泥浆护壁方法，如图1所示，利用上述的一种高压泥浆护壁装置，按照如下步骤进行：

步骤一，施工时，首先将钻机按设计位置、角度固定，钻出一定深度的钻孔，预埋好孔口管6并试压合格，将空心钻杆8穿过防喷器4、三通5，接着将钻杆逆止阀18安装在空心钻杆前端，并将马达23和钻杆逆止阀18连接，将钻头24和马达23连接，然后将钻杆8、钻杆逆止阀18、马达23和钻头24一并通过孔口管6插入到钻孔内，用螺栓将防喷器4、三通5、孔口管6的法兰盘连接在一起，最后用高压软管将三通5和泥浆沉淀罐9连接，泥浆沉淀罐9的一端设置控制阀门17，另一端安设溢流阀10，与溢流阀10连接的管道出口直接和钢板泥浆池11上的滤网12搭接；

步骤二，用制浆机1制备泥浆，并通过管道接通钢板泥浆池11，将泥浆排到钢板泥浆池内，用泥浆泵2将钢板泥浆池11里的泥浆通过空心钻杆8压入钻孔，即高压泥浆通过空心钻杆进入到钻杆逆止阀中，然后进入螺杆马达，推动螺杆马达的转动，从而带动钻头的钻进，最后泥浆从钻头24中流出，将钻孔内的钻屑带出，通过孔口管6、三通5、第三管路15进入到泥浆沉淀罐9里进行沉淀；

步骤三，在泥浆沉淀罐里，由于三层挡板的作用导致流速降低，钻屑沉淀到沉淀罐底部，泥浆沉淀罐上安装有压力表19，当压强超过溢流阀的设定值时，溢流阀10会自动打开,泥浆通过溢流阀、管道，然后通过滤网12排到钢板泥浆池中进一步沉淀，再通过泥浆泵2、空心钻杆8压入钻孔，形成泥浆循环系统。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或修饰等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种高压泥浆护壁装置，其特征在于，包括制浆机、泥浆泵、钻机、空心钻杆、钻杆逆止阀、螺杆马达、钻头、防喷器、三通、孔口管、泥浆沉淀罐、溢流阀、钢板泥浆池、滤网；所述制浆机通过管道连接所述钢板泥浆池，用于将泥浆输送到钢板泥浆池中并及时补充泥浆，所述泥浆泵的进浆口通过第一管路与钢板泥浆池连接，所述第一管路的一端连接泥浆泵进浆口，另一端从钢板泥浆池的上方深入钢板泥浆池的泥浆中，所述钻机安装空心钻杆，所述空心钻杆从内部穿过防喷器、三通和孔口管，并且在空心钻杆的前端处设置有钻杆逆止阀、螺杆马达和钻头，所述空心钻杆末端通过第二管路连接于泥浆泵出浆口，所述第二管路为高压钢丝软管，所述防喷器通过法兰盘与三通连接，所述三通通过法兰盘与孔口管连接，所述三通通过第三管路与泥浆沉淀罐连接，所述第三管路为高压钢丝软管，所述泥浆沉淀罐的进口端设置有阀门，其出口端设置有溢流阀，所述溢流阀通过第四管路连接钢板泥浆池，并且所述第四管路的末端通入位于钢板泥浆池上部的滤网中。

2.如权利要求1所述的一种高压泥浆护壁装置，其特征在于，所述泥浆沉淀罐的壳体为圆柱体结构，在其壳体内部上壁设置有三层挡板，在其壳体外部上方还设置有压力表，在其壳体底部还设置有泥浆阀，所述三层挡板由长度递进增大的三个弧形挡板组成，其中短挡板位于泥浆进口端，长挡板位于泥浆出口端，而中挡板位于两者之间。

3.一种高压泥浆护壁方法，其特征在于，利用如权利要求2所述的一种高压泥浆护壁装置，按照如下步骤进行：

步骤一，施工时，首先将钻机按设计位置、角度固定，钻进一定深度，预埋好孔口管并试压合格，将空心钻杆穿过防喷器、三通，接着将钻杆逆止阀安装在空心钻杆前端，并将马达和钻杆逆止阀连接，将钻头和马达连接，然后将钻杆逆止阀、马达和钻头一并通过孔口管插入到钻孔内，用螺栓通过法兰盘将防喷器、三通、孔口管连接在一起，最后用高压钢丝软管将三通和泥浆沉淀罐连接，泥浆沉淀罐的一端设置阀门，另一端安设溢流阀，与溢流阀连接的管道出口直接和钢板泥浆池上的滤网搭接；

步骤二，用制浆机制备泥浆，并通过管道接通钢板泥浆池，将泥浆排到钢板泥浆池内，用泥浆泵将钢板泥浆池里的泥浆通过空心钻杆压入钻孔，泥浆从钻头排出，将钻孔内的钻屑带出，通过孔口管、三通、第三管路进入到泥浆沉淀罐里进行沉淀；

步骤三，在泥浆沉淀罐里，由于三层挡板的作用导致泥浆流速降低，钻屑沉淀到沉淀罐底部，泥浆沉淀罐上安装有压力表，当压强超过溢流阀的设定值时，溢流阀会自动打开，泥浆通过溢流阀、第四管路、滤网排到泥浆池中进一步沉淀，再通过泥浆泵、钻杆压入钻孔，形成泥浆循环系统。

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