CN108301769A - 一种rw型水平井施工方法及其使用的钻具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种RW型水平井施工方法及其使用的钻具。其技术方案要点是钻具包括钻头和多节中空钻杆，钻头与中空钻杆采用连接组件进行连接，钻进过程连接组件将钻头与中空钻杆连接，中空钻杆拔出时，连接组件让二者脱离。施工步骤为：用钻机水平钻孔，钻杆为多节拼接的中空钻杆，钻头与钻杆为可拆卸连接；钻进过程中或钻至设计深度后，从孔口处向中空钻杆内插入滤水管；拨出中空钻杆，中空钻杆与钻头脱离，钻头和滤水管留在钻孔中。该方法操作步骤简单、作业环境好。使用该钻具能够提高水平井的施工效率。

Description

一种RW型水平井施工方法及其使用的钻具

技术领域

本发明涉及水平井的施工，特别涉及一种RW型水平井施工方法及其使用的钻具。

背景技术

目前，地下水降水用的水平井施工方法一般分为不带套管钻进施工和带套管钻进施工。不带套管施工过程是水平钻机（螺旋锚杆钻机）水平钻进成孔-拔出钻头和钻杆-插入滤水管-封闭孔口处滤水管与孔壁的间隙。该工艺在拔钻头后基本都会存在不同程度的塌孔现象，塌孔严重时，滤水管无法插入，需要重新钻孔。

带套管钻进主要是用于成孔比较困难的地层中，工艺流程是：钻进过程中套管跟着钻头一起进入孔内-成孔后拔出钻头-在套管中插入滤水管-然后再拔出套管-封闭孔口处滤水管与孔壁的间隙。

目前，带套管钻进的方法采用的钻机有水力双壁反循环钻机，还有水力正循环套管钻机。这些套管钻机在施工过程中都是需要替浆排浆，所以施工现场比较泥泞，作业环境差；成孔插管后还需要拔出套管，增加施工工序、工期和人工，而且套管拨出时还需要用到卷扬机等专用机械。如果是考虑把套管放在里面不拔出来，施工造价将大大增加。

水力正循环的钻机方法为水平钻机旋转并液压顶进钻杆的同时，配合高压水冲钻进，高压水通过中空钻杆直抵钻头喷射地层，岩屑从钻杆与套管及孔壁的间隙排出。钻至设计深度后，从中空钻杆中插进滤水管，拔出钻杆，把滤水管留在钻孔中，最后拨出套管。该工艺的其它缺点是：水土流失较多，一般达到理论计算量2倍；若施工中水压和钻速控制不好，会造成局部空洞。

双壁反循环钻机的是采用双壁中空钻杆，双壁中空钻杆具有两条通道，分别是双壁形成的空腔通道和钻杆中心通道，冲洗液的循环方向与正循环钻进方法相反。钻进时高压水从钻杆的双壁通道到达孔底，与钻头破碎下来的岩屑混合后变成泥浆液；泥浆液从双壁钻杆中心通道排出。该工艺的其它缺点是：钻杆笨重，要随时观察钻机运转负荷状态、回转压力、给进压力和回水特征（包括所含岩屑种类、含量、水量、流速等），及时判断孔内情况，随时采取措施预防堵塞现象发生。

综上可见，现有水平井施工方法存在施工效率低、作业环境差和施工成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种RW型水平井施工方法，该方法操作步骤简单、作业环境好。

本发明的目的是提供一种RW型水平井施工方法使用的钻具，使用该钻具能够提高水平井的施工效率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种RW型水平井施工方法，包括以下施工步骤：

步骤a、用钻机水平钻孔，钻杆为多节拼接的中空钻杆，钻头与中空钻杆为可拆卸连接；

步骤b、钻至设计深度后，从孔口处向中空钻杆内插入滤水管；

步骤c、拨出中空钻杆，中空钻杆与钻头脱离，钻头和滤水管留在钻孔中。

通过采用上述技术方案，省去了套管跟进和后期拨出的步骤，水平井的施工速度快，使工期缩短，节省劳动力；钻孔时不需要替浆排浆，施工现场干净、环保；减少了专用钻机和水力循环的配置，节省了拔出套管时卷扬机和人力的投入，从而大大减小了施工成本。

作为优选地，步骤b中，钻至设计深度后，从孔口处向中空钻杆内插入滤水管，改为：钻进过程中，随着中空钻杆的接续，同步向中空钻杆内插入滤水管。

通过采用上述技术方案，由于滤水管随着中空钻杆被同步送到钻孔内，减少了钻孔结束后单独插入滤水管的步骤，进一步提高了工作效率。

作为优选地，该方法应用于砂层、粉土层、粘性土层或淤泥层的水平井施工。

通过采用上述技术方案，该地层中，螺丝钻头更容易对土体进行挤扩，形成孔洞，施工速度更快。

一种RW型水平井施工方法使用的钻具，包括钻头和多节中空钻杆，多节中空钻杆相互之间可拆卸连接；钻头包括相互固接的钻头本体和连接部；钻头与中空钻杆采用连接组件进行连接，钻进过程中，连接组件将中空钻杆与钻头连接，钻杆拨出时，连接组件使中空钻杆与钻头分离。

通过采用上述技术方案，钻进过程中，中空钻杆带动钻头进行钻进挤扩，钻进停止时，滤水管通过中空钻杆插入钻孔内，然后钻头与中空钻杆分离，拔出钻杆，完成水平井的施工，使得施工步骤简单、快速高效。

作为优选地，连接组件包括设置在钻头的连接部的若干个凸板和中空钻杆上的相匹配的卡槽；所述凸板沿钻头的径向设置，卡槽设置于中空钻杆与钻头的连接处的管壁上，所述卡槽能够卡住凸板。

通过采用上述技术方案，钻进时，卡槽卡住凸板，使钻头在中空钻杆的带动下钻进，拔杆时，卡槽与凸板脱离从而实现中空钻杆与钻头的脱离。

作为优选地，钻头的连接部还包括插管，所述插管插入中空钻杆内，所述凸板固接于插管的外表面。

通过采用上述技术方案，使得钻进过程中，钻头更加稳固，提高钻进的准确度。

作为优选地，钻头本体为混凝土结构。

通过采用上述技术方案，钻头成本下降，使得整个施工工艺。

作为优选地，钻头的直径大于中空钻杆的外径。

通过采用上述技术方案，减小中空钻杆与钻孔孔壁的接触，节省钻进时的钻力，而且方便钻杆的拔出。

作为优选地，钻头本体的外表面设置有螺旋凸棱。

通过采用上述技术方案，加快了钻头的钻进速度，对土体的挤扩效果更好。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、该水平井的施工方法相比现有技术，省去了套管跟进和后期拨出的步骤，水平井的施工速度快，使工期缩短，节省劳动力；

2、由于钻孔时不需要替浆排浆，施工现场干净、环保；

3、减少了专用钻机和水力循环设备的配置，节省了拔出套管时卷扬机和人力的投入，从而大大减小了施工成本；

4、使用混凝土钻头，进一步降低了施工成本。

附图说明

图1是钻具的整体结构示意图；

图2是钻头与中空钻杆连接处结构示意图；

图3是钻进前钻头与中空钻杆连接示意图；

图4是第一节中空钻杆钻入后续接中空钻杆工作示意图；

图5是钻至设计深度后插入滤水管的工作示意图；

图6是拔出中空钻杆工作示意图；

图7是实施例二中钻进前滤水管插入中空钻杆示意图；

图8是实施例二中滤水管与中空钻杆同步续接工作示意图。

图中，1、钻头；2、钻头本体；21、螺旋凸棱；3、连接部；31、插管；4、中空钻杆；41、防转槽；5、连接组件；51、凸板；52、卡槽；6、滤水管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语 “内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例一：

如图1所示，一种RW型水平井施工方法使用的钻具，包括钻头1和多节中空钻杆4，多节中空钻杆4相互之间可拆卸连接，钻头1与中空钻杆4采用连接组件5进行连接。

中空钻杆4可以是1.5m～2.5m一节，两根中空钻杆4之间可以是螺纹连接。每根中空钻杆4的一端的外表面设置有对称设置的防转槽41，使用时，用扳手等工具卡住防转槽41，以方便两根中空钻杆4的螺纹连接。

如图2所示，钻头1包括相互固接的钻头本体2和连接部3，钻头本体2可以为混凝土结构，较佳地，采用高强混凝土，例如可以是标号为C50～C150的混凝土。钻头1的连接部3还包括插管31，插管31可以是预埋在钻头本体2中的钢管，插管31的外径小于中空钻杆4的内径，插管31能够插入中空钻杆4内。

钻头1与中空钻杆4采用连接组件5进行连接，连接组件5包括设置在钻头1的连接部3的若干个凸板51和中空钻杆4上的相匹配的卡槽52。凸板51固接在插管31的外表面，凸板51沿钻头1的径向设置，可以是四个。卡槽52设置于中空钻杆4与钻头1的连接端的管壁上，所述卡槽52能够卡住凸板51。

钻进过程中，连接组件5将中空钻杆4与钻头1连接，钻杆对钻头1施加压力，卡槽52与凸板51相互咬合，使中空钻杆4带动钻头1旋转钻进。当钻杆拨出时，钻杆上的卡槽52从钻头1上的凸板51滑出，使中空钻杆4与钻头1分离。

如图2所示，为了方便钻头1钻进，在钻头本体2的外表面设置有螺旋凸棱21，使钻头1形成螺丝状。进一步地，为了防止钻杆与钻孔孔壁之间的接触，以便更好地进行拔杆操作，将钻头1的直径设置成大于钻杆的外径。

一种RW型水平井施工方法，该方法名称中 RW两个英文字母分别是英文螺丝screw中的r，well井中的w，即代表用螺丝状的钻头1进行水平井的钻孔施工。施工步骤如下：

步骤a、在墙体上测量放样出水平井的打孔位置，并做好标记；

步骤b、用钻机在墙体上水平钻孔；

如图3所示，将中空钻杆4的卡槽52的与钻头1的凸板51卡接，并将该节中空钻杆4安装在钻机上；钻机可以是锚杆钻机，按照做好的标记调整钻机位置和角度，使钻头1正对钻孔位置；如图4所示，开始在墙体上水平钻孔，钻头1利用挤扩原理在墙体上挤出一个孔洞（即没有钻渣出洞）；当第一根中空钻杆4基本钻进墙体内时，停止钻进，增加一根中空钻杆4与原中空钻杆4螺纹连接；继续钻进，循环续接中空钻杆4，直到钻至设计孔深。

步骤c、如图5所示，钻孔至设计深度后，将滤水管6插入中空钻杆4内。

步骤d、如图6所示，用钻机向外拨出钻杆，中空钻杆4上的卡槽52与钻头1上的凸板51脱离，钻头1和滤水管6留在钻孔中，中空钻杆4拔出。

步骤e、进行后续工作，包括对孔口处的滤水管6与钻孔孔壁之间的空隙进行封堵，并将该水平井接入抽水管网，进行降水作业。

由于该水平井的施工方法相比现有技术，省去了套管跟进和后期拨出的步骤，水平井的施工速度快，使工期缩短，节省劳动力；而且，由于钻孔时不需要替浆排浆，施工现场干净、环保；此外，减少了专用钻机和水力循环设备的配置，节省了拔出套管时卷扬机和人力的投入，从而大大减小了施工成本。该水平井施工方法适用于砂层、粉土层、粘性土层或淤泥层等适合钻头1挤扩的水平井的施工。

实施例二：

与实施例一不同之处在于，步骤b和步骤c中，滤水管6在钻孔至设计深度后，统一插入中空钻杆4内，替换为：钻进过程中，随着中空钻杆4的接续，同步向中空钻杆4内插入滤水管6。如图7所示，将中空钻杆4的卡槽52的与钻头1的凸板51卡接，将第一节滤水管6插入中空钻杆4内，并将该节中空钻杆4安装在钻机上；开始在墙体上水平钻孔；如图8所示，当第一根中空钻杆4基本钻进墙体内时，停止钻进，将新一节滤水管6与洞内的滤水管6相接，同时新增加一根中空钻杆4与原中空钻杆4螺纹连接；继续钻进；随着钻孔的加深，续接滤水管6和中空钻杆4，直到钻至设计孔深。

由于滤水管6随着中空钻杆4被同步续接，送到钻孔内，减少了钻孔结束后单独插入滤水管6的步骤，进一步提高了工作效率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种RW型水平井施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：

步骤a、用钻机水平钻孔，钻杆为多节拼接的中空钻杆（4），钻头（1）与中空钻杆（4）为可拆卸连接；

步骤b、钻至设计深度后，从孔口处向中空钻杆（4）内插入滤水管（6）；

步骤c、拨出中空钻杆（4），中空钻杆（4）与钻头（1）脱离，钻头（1）和滤水管（6）留在钻孔中。

2.根据权利要求1所述的一种RW型水平井施工方法，其特征在于：步骤b中，钻至设计深度后，从孔口处向中空钻杆（4）内插入滤水管（6），改为：钻进过程中，随着中空钻杆（4）的接续，同步向中空钻杆（4）内插入滤水管（6）。

3.根据权利要求1或2所述的一种RW型水平井施工方法，其特征在于：该方法应用于砂层、粉土层、粘性土层或淤泥层的水平井施工。

4.一种RW型水平井施工方法使用的钻具，其特征在于：包括钻头（1）和多节中空钻杆（4），多节中空钻杆（4）相互之间可拆卸连接，钻头（1）包括相互固接的钻头本体（2）和连接部（3）；钻头（1）与中空钻杆（4）采用连接组件（5）进行连接，钻进过程中，连接组件（5）将中空钻杆（4）与钻头（1）连接，钻杆拨出时，连接组件（5）使中空钻杆（4）与钻头（1）分离。

5.根据权利要求4所述的一种RW型水平井施工方法使用的钻具，其特征在于：连接组件（5）包括设置在钻头（1）的连接部（3）的若干个凸板（51）和中空钻杆（4）上的相匹配的卡槽（52）；所述凸板（51）沿钻头（1）径向设置，卡槽（52）设置于中空钻杆（4）与钻头（1）的连接处的管壁上，所述卡槽（52）能够卡住凸板（51）。

6.根据权利要求5所述的一种RW型水平井施工方法使用的钻具，其特征在于：钻头（1）的连接部（3）还包括插管（31），所述插管（31）插入中空钻杆（4）内，所述凸板（51）固接于插管（31）的外表面。

7.根据权利要求4～6任意一项所述的一种RW型水平井施工方法使用的钻具，其特征在于：钻头本体（2）为混凝土结构。

8.根据权利要求4～6任意一项所述的一种RW型水平井施工方法使用的钻具，其特征在于：钻头（1）的直径大于中空钻杆（4）的外径。

9.根据权利要求4～6任意一项所述的一种RW型水平井施工方法使用的钻具，其特征在于：钻头本体（2）的外表面设置有螺旋凸棱（21）。