CN109441344B - 弯曲型回灌井的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种弯曲型回灌井的加工工艺，具体步骤为，S1工具准备：取一个钻井机备用；所述钻井机包括机架、钻杆推进单元、钻机前单元体以及钻机后单元体；所述机架包括相互铰接的第一管道和第三管道；所述钻机前单元体用以使井孔的长度沿第三管道的轴向延伸；所述钻机后单元体用以使井孔的直径沿第一管道的径向延伸；所述钻杆推进单元用以驱动钻机前单元体和第三管道沿轴向相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动钻机后单元体和第一管道相对滑动；S2钻取基准孔；S3钻取竖直段；S4钻取转向段；S5第一次转向；S6钻取弯曲段；S7第二次转向。本发明提供的弯曲型回灌井的加工工艺，便于钻取弯曲的回灌井。
Description
技术领域
本发明涉及回灌井建设领域，具体涉及一种弯曲型回灌井的加工工艺。
背景技术
温泉是最常见的地热应用。在利用温泉的时候，为了避免温泉尾水直接排放引起的热污染和化学污染,并为了维持热储压力,需要将温泉尾水进行回灌。即利用回灌管将地热尾水导入回灌井，达到尾水回灌的目的。由温泉开采地的地质环境不同，因而回灌井的结构不同，由于温泉开采地的地质原因，有时需要竖直设置的回灌井，有时需要弯曲设置的回灌井。现有的钻井机在钻取回灌井的工艺，只能钻取笔直的回灌井，无法钻取弯曲的回灌井。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供的弯曲型回灌井的加工工艺，便于钻取弯曲的回灌井。
本发明提供的一种弯曲型回灌井的加工工艺，具体步骤为，
S1工具准备：取一个钻井机备用；所述钻井机包括机架、钻杆推进单元、钻机前单元体以及钻机后单元体；所述机架包括相互铰接的第一管道和第三管道；所述钻机前单元体安装在第三管道上，用以使井孔的长度沿第三管道的轴向延伸；所述钻机后单元体安装在第一管道上，用以使井孔的直径沿第一管道的径向延伸；所述第一管道、钻机前单元体和钻机后单元体上均安装有定位机构；所述定位机构用于与井孔的内周壁相互定位；所述钻杆推进单元用以驱动钻机前单元体和第三管道沿轴向相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动钻机后单元体和第一管道相对滑动；
S2钻取基准孔：使用步骤S1中的钻井机，在地面钻取一个竖直设置的井孔(7)作为基准孔，使基准孔的直径等于回灌井的直径，且钻井机完全嵌入基准孔内；
S3钻取竖直段：通过定位机构使第一管道与井孔的内周壁相互固定，启动钻机前单元体，同时钻杆推进单元驱动钻机前单元体沿第三管道向下滑动，使井孔的长度沿第三管道向下延伸；然后所述定位机构使第一管道与井孔的内周壁相互分离，所述定位机构使钻机前单元体与井孔的内周壁相互固定，所述钻杆推进单元通过第三管道带动钻井机整体向下滑动，重复上述动作，直到井孔的长度等于竖直段的长度；
S4钻取转向段：重复步骤S3，使竖直段向下延伸钻取转向段，所述转向段的长度等于机架的长度，使钻机前单元体与井孔的内周壁固定，钻杆推进单元通过第三管道带动钻井机整体向上滑动，然后使第一管道与井孔的内周壁固定，钻机前单元体与井孔的内周壁分离，所述钻杆推进单元将钻机前单元体向上提，重复上述动作，使钻井机向上蠕动式上升，直到钻机后单元体位于竖直段的底部，然后启动钻机后单元体，同时所述钻杆推进单元驱动钻井机向下蠕动式下降，所述钻机后单元体使整个转向段直径等于机架的长度；
S5第一次转向：步骤S4完成后，所述钻杆推进单元驱动钻井机向上蠕动式上升至转向段的中部，使第一管道与转向段的内周壁固定，旋转第三管道，使第三管道与第一管道之间的夹角等于回灌井的设计夹角；
S6钻取弯曲段：重复步骤S3，通过钻机前单元体沿第三管道的轴向钻取弯曲段，直到第三管道完全收纳于弯曲段内；
S7第二次转向：步骤S6完成后，使第三管道与弯曲段的内周壁固定，第一管道与转向段的内周壁分离，旋转第一管道，使第一管道与第三管道共线，完成整个钻井机的转向；然后钻杆推进单元驱动钻机前单元体沿第三管道的轴向蠕动式前进，钻取弯曲段，直到弯曲段的长度达到设计要求。
可选地，所述机架还包括第二管道、第四管道以及清理单元；所述第二管道的一端可滑动的插入第一管道，另一相对端与第三管道铰接；所述第四管道的一端可滑动的插入第三管道，另一相对端与钻机前单元体连接；所述钻机后单元体安装在第二管道上；所述钻杆推进单元用以驱动第一管道和第二管道沿轴向发生相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动第三管道和第四管道沿轴向发生相对滑动；所述清理单元用以清理钻机前单元体和钻机后单元体钻下的土壤。
可选地，所述钻机前单元体包括软管和筒状的钻头；所述钻头的一端封闭，另一相对端设置有开口；所述钻头内靠近开口的一端固定有径向杆；所述径向杆上安装有若干个钻齿；所述钻头设置有开口的一端的端面上安装有钻齿组件；所述第四管道穿过钻头的封闭端与钻头连通，且所述第四管道与钻头旋转连接；所述软管的两端分别与第二管道和第三管道连通；所述清理单元与第一管道连通。
可选地，所述钻齿组件呈螺旋状设置，所述钻齿组件包括由内向外依次分布在钻头的端面上的内齿、中齿和外齿。
可选地，所述钻机后单元体包括第一凸缘盘；所述第一管道的底部安装有第二凸缘盘；所述第一凸缘盘可旋转的安装在第二管道的底部，且所述第一凸缘盘与第二凸缘盘之间形成出渣腔；所述出渣腔内沿周向安装有若干个径向齿；所述径向齿可沿径向在第一凸缘盘上滑动；所述第二管道的外周面上开有与出渣腔连通的穿孔。
可选地，所述清理单元包括负压泵；所述负压泵分别与钻机前单元体和钻机后单元体连通。
可选地，所述钻杆推进单元包括第一油缸和第二油缸；所述第一油缸的两端分别与第一管道和第二管道连接；所述第二油缸的两端分别与第三管道和第四管道连接。
可选地，所述定位机构包括三个分别安装在第一管道、钻机前单元体和钻机后单元体上的固定环；所述固定环上沿周向安装有若干个支杆；所述支杆可沿径向在固定环上滑动。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：本发明提供的一种弯曲型回灌井的加工工艺，具体步骤为，S1工具准备：取一个钻井机备用；所述钻井机包括机架、钻杆推进单元、钻机前单元体以及钻机后单元体；所述机架包括相互铰接的第一管道和第三管道；所述钻机前单元体用以使井孔的长度沿第三管道的轴向延伸；所述钻机后单元体用以使井孔的直径沿第一管道的径向延伸；所述钻杆推进单元用以驱动钻机前单元体和第三管道沿轴向相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动钻机后单元体和第一管道相对滑动；S2钻取基准孔；S3钻取竖直段；S4钻取转向段；S5第一次转向；S6钻取弯曲段；S7第二次转向。本发明提供的弯曲型回灌井的加工工艺，便于钻取弯曲的回灌井。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明钻取回灌井时的结构示意图；
图2为钻井机的立体结构示意图；
图3为钻井机的结构示意图。
附图标记：
1-支架、2-钻机前单元体、3-钻机后单元体、4-钻杆推进单元、5-负压泵、6-定位机构、7-井孔、8-转向段、9-弯曲段、11-第一管道、12-第二管道、13-第三管道、14-第四管道、21-软管、22-钻头、31-出渣腔、41-第一油缸、42-第二油缸、61-固定环、111-第二凸缘盘、121-穿孔、221-开口、222-径向杆、223-钻齿、224-内齿、225-中齿、226-外齿、311-径向齿、611-支杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
加工一个回灌井，所述回灌井拥有竖直段和弯曲段；所述竖直段与弯曲段之间的夹角等于α，所述竖直段的长度为L，弯曲段的长度为H。
请参阅图1-3，本实施例提供的一种弯曲型回灌井的加工工艺，具体步骤为，
S1工具准备：取一个钻井机备用；所述钻井机包括机架1、钻杆推进单元4、钻机前单元体2以及钻机后单元体3；所述机架1包括相互铰接的第一管道11和第三管道13；所述钻机前单元体安装在第三管道上，用以使井孔的长度沿第三管道的轴向延伸；所述钻机后单元体安装在第一管道上，用以使井孔的直径沿第一管道的径向延伸；所述第一管道、钻机前单元体和钻机后单元体上均安装有定位机构6；所述定位机构用于与井孔的内周壁相互定位；所述钻杆推进单元用以驱动钻机前单元体和第三管道沿轴向相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动钻机后单元体和第一管道相对滑动；所述机架1还包括第二管道12、第四管道14以及清理单元；所述第二管道的一端可滑动的插入第一管道，另一相对端与第三管道铰接；所述第四管道的一端可滑动的插入第三管道，另一相对端与钻机前单元体连接；所述钻机后单元体安装在第二管道上；所述钻杆推进单元用以驱动第一管道和第二管道沿轴向发生相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动第三管道和第四管道沿轴向发生相对滑动；所述清理单元用以清理钻机前单元体和钻机后单元体钻下的土壤。所述第二管道12上安装有步进式电机，所述步进式电机的动力输出端与第三管道13传动连接，用以控制第三管道13的旋转角度。
初始状态下，所述第一管道11与第三管道13共线；所述支架1处于竖直状态；测量得到机架的长度等于g；
S2钻取基准孔：使用步骤S1中的钻井机，在地面钻取一个竖直设置的井孔7作为基准孔，使基准孔的直径等于回灌井的直径，所述基准孔的深度为g，钻井机完全嵌入基准孔内；
S3钻取竖直段：通过定位机构使第一管道与井孔的内周壁相互固定，启动钻机前单元体，同时钻杆推进单元驱动钻机前单元体沿第三管道向下滑动，使井孔的长度沿第三管道向下延伸；然后所述定位机构使第一管道与井孔的内周壁相互分离，所述定位机构使钻机前单元体与井孔的内周壁相互固定，所述钻杆推进单元通过第三管道带动钻井机整体向下滑动，重复上述动作，直到井孔的长度等于竖直段的长度减去机架的长度的一半；即井孔的长度等于L-g/2
S4钻取转向段：重复步骤S3，使竖直段向下延伸钻取转向段8，所述转向段的长度等于机架的长度，即转向段的长度等于g；使钻机前单元体与井孔的内周壁固定，钻杆推进单元通过第三管道带动钻井机整体向上滑动，然后使第一管道与井孔的内周壁固定，钻机前单元体与井孔的内周壁分离，所述钻杆推进单元将钻机前单元体向上提，重复上述动作，使钻井机向上蠕动式上升，直到钻机后单元体位于竖直段的底部，然后启动钻机后单元体，同时所述钻杆推进单元驱动钻井机向下蠕动式下降，所述钻机后单元体使整个转向段直径等于机架的长度；
S5第一次转向：步骤S4完成后，所述钻杆推进单元驱动钻井机向上蠕动式上升至转向段的中部，使第一管道与转向段的内周壁固定，旋转第三管道，使第三管道与第一管道之间的夹角等于回灌井的设计夹角α；
S6钻取弯曲段：重复步骤S3，通过钻机前单元体沿第三管道的轴向钻取弯曲段9，直到第三管道完全收纳于弯曲段内；
S7第二次转向：步骤S6完成后，使第三管道与弯曲段的内周壁固定，第一管道与转向段的内周壁分离，旋转第一管道，使第一管道与第三管道共线，完成整个钻井机的转向；然后钻杆推进单元驱动钻机前单元体沿第三管道的轴向蠕动式前进，钻取弯曲段，直到弯曲段的长度达到设计要求，即弯曲段的长度等于H。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述钻机前单元体2包括软管21和筒状的钻头22；所述钻头22的一端封闭，另一相对端设置有开口221；所述钻头22内靠近开口的一端固定有径向杆222；所述径向杆222上安装有若干个钻齿223；所述钻头22设置有开口的一端的端面上安装有钻齿组件；所述第四管道14穿过钻头22的封闭端与钻头连通，且所述第四管道14与钻头旋转连接；所述软管21的两端分别与第二管道12和第三管道13连通；所述清理单元5与第一管道11连通。旋转钻头22，所述钻齿组件将于钻头22端面抵触在土壤刨入开口221内，伸入开口221内的土壤在钻齿223的作用下被粉碎，然后清理单元通过软管21将位于开口221的土壤清除。钻头22内设置有开口221，使土壤存储在开口221内，便于钻取大直径的孔，提高出渣效率。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述钻齿组件呈螺旋状设置，所述钻齿组件包括由内向外依次分布在钻头22的端面上的内齿224、中齿225和外齿226。便于钻孔，提高钻孔效率。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述钻机后单元体3包括第一凸缘盘；所述第一管道11的底部安装有第二凸缘盘111；所述第一凸缘盘可旋转的安装在第二管道12的底部，且所述第一凸缘盘与第二凸缘盘111之间形成出渣腔31；所述出渣腔31内沿周向安装有若干个径向齿311；所述径向齿311可沿径向在第一凸缘盘上滑动；所述第二管道12的外周面上开有与出渣腔31连通的穿孔121。初始状态下，所述径向齿311完全收纳于出渣腔31内，所述第二管道12完全收纳于第一管道11内，所述第一管道11的内侧壁抵触在第二管道12的外周面上，密闭穿孔121。便于清理单元清理钻机前单元体2内的土壤。当需要钻取转向段时，所述第二管道12向下滑动，使穿孔121伸出第一管道11外，从而使第一管道11与出渣腔31连通，旋转第一凸缘盘，同时所述径向齿311沿径向向出渣腔31外滑动，所述径向齿311将转向段内侧壁的土壤刨入出渣腔31内，扩大转向段的直径，直到转向段的直径等于机架的长度g。然后钻杆推进单元4驱动第二管道12蠕动式下降，使转向段整体的直径等于机架的长度g。在这个过程中，所述清理单元通过穿孔121将位于出渣腔31的土壤清除。便于扩大转向段的直径。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述清理单元包括负压泵5；所述负压泵5分别与钻机前单元体2和钻机后单元体3连通。结构简单，便于清理土壤。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述钻杆推进单元4包括第一油缸41和第二油缸42；所述第一油缸41的两端分别与第一管道11和第二管道12连接；所述第二油缸42的两端分别与第三管道13和第四管道14连接。结构简单，便于驱动第一油缸41和第二油缸42相对滑动，便于驱动第三管道13和第四管道14相对滑动。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述定位机构6包括三个分别安装在第一管道11、钻机前单元体2和钻机后单元体3上的固定环61；所述固定环61上沿周向安装有若干个支杆611；所述支杆611可沿径向在固定环61上滑动。所述固定环61上开有容刀槽；所述径向齿311可滑动安装在容刀槽内。所述固定环61的外周面所围成的空间，称为分离空间。初始状态下，所述支杆611位于分离空间内，当需要与井孔相对固定时，所述支杆611伸出分离空间外，并抵触在井孔的内侧壁上，便于与井孔相对固定。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (6)
1.一种弯曲型回灌井的加工工艺，其特征在于，具体步骤为，
S1工具准备：取一个钻井机备用；所述钻井机包括机架(1)、钻杆推进单元(4)、钻机前单元体(2)以及钻机后单元体(3)；所述机架(1)包括相互铰接的第一管道(11)和第三管道(13)；所述钻机前单元体安装在第三管道上，用以使井孔的长度沿第三管道的轴向延伸；所述钻机后单元体安装在第一管道上，用以使井孔的直径沿第一管道的径向延伸；所述第一管道、钻机前单元体和钻机后单元体上均安装有定位机构(6)；所述定位机构用于与井孔的内周壁相互定位；所述钻杆推进单元用以驱动钻机前单元体和第三管道沿轴向相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动钻机后单元体和第一管道相对滑动；
所述机架(1)还包括第二管道(12)、第四管道(14)以及清理单元；所述第二管道的一端可滑动的插入第一管道，另一相对端与第三管道铰接；所述第四管道的一端可滑动的插入第三管道，另一相对端与钻机前单元体连接；所述钻机后单元体安装在第二管道上；所述钻杆推进单元用以驱动第一管道和第二管道沿轴向发生相对滑动；所述钻杆推进单元还用以驱动第三管道和第四管道沿轴向发生相对滑动；所述清理单元用以清理钻机前单元体和钻机后单元体钻下的土壤；
所述钻杆推进单元(4)包括第一油缸(41)和第二油缸(42)；所述第一油缸的两端分别与第一管道和第二管道连接；所述第二油缸的两端分别与第三管道和第四管道连接；
S2钻取基准孔：使用步骤S1中的钻井机，在地面钻取一个竖直设置的井孔(7)作为基准孔，使基准孔的直径等于回灌井的直径，且钻井机完全嵌入基准孔内；
S3钻取竖直段：通过定位机构使第一管道与井孔的内周壁相互固定，启动钻机前单元体，同时钻杆推进单元驱动钻机前单元体沿第三管道向下滑动，使井孔的长度沿第三管道向下延伸；然后所述定位机构使第一管道与井孔的内周壁相互分离，所述定位机构使钻机前单元体与井孔的内周壁相互固定，所述钻杆推进单元通过第三管道带动钻井机整体向下滑动，重复上述动作，直到井孔的长度等于竖直段的长度；
S4钻取转向段：重复步骤S3，使竖直段向下延伸钻取转向段(8)，所述转向段的长度等于机架的长度，使钻机前单元体与井孔的内周壁固定，钻杆推进单元通过第三管道带动钻井机整体向上滑动，然后使第一管道与井孔的内周壁固定，钻机前单元体与井孔的内周壁分离，所述钻杆推进单元将钻机前单元体向上提，重复上述动作，使钻井机向上蠕动式上升，直到钻机后单元体位于竖直段的底部，然后启动钻机后单元体，同时所述钻杆推进单元驱动钻井机向下蠕动式下降，所述钻机后单元体使整个转向段直径等于机架的长度；
S5第一次转向：步骤S4完成后，所述钻杆推进单元驱动钻井机向上蠕动式上升至转向段的中部，使第一管道与转向段的内周壁固定，旋转第三管道，使第三管道与第一管道之间的夹角等于回灌井的设计夹角；
S6钻取弯曲段：重复步骤S3，通过钻机前单元体沿第三管道的轴向钻取弯曲段(9)，直到第三管道完全收纳于弯曲段内；
S7第二次转向：步骤S6完成后，使第三管道与弯曲段的内周壁固定，第一管道与转向段的内周壁分离，旋转第一管道，使第一管道与第三管道共线，完成整个钻井机的转向；然后钻杆推进单元驱动钻机前单元体沿第三管道的轴向蠕动式前进，钻取弯曲段，直到弯曲段的长度达到设计要求。
2.根据权利要求1所述的弯曲型回灌井的加工工艺，其特征在于：所述钻机前单元体(2)包括软管(21)和筒状的钻头(22)；所述钻头的一端封闭，另一相对端设置有开口(221)；所述钻头内靠近开口的一端固定有径向杆(222)；所述径向杆上安装有若干个钻齿(223)；所述钻头设置有开口的一端的端面上安装有钻齿组件；所述第四管道穿过钻头的封闭端与钻头连通，且所述第四管道与钻头旋转连接；所述软管的两端分别与第二管道和第三管道连通；所述清理单元与第一管道连通。
3.根据权利要求2所述的弯曲型回灌井的加工工艺，其特征在于：所述钻齿组件呈螺旋状设置，所述钻齿组件包括由内向外依次分布在钻头的端面上的内齿(224)、中齿(225)和外齿(226)。
4.根据权利要求1所述的弯曲型回灌井的加工工艺，其特征在于：所述钻机后单元体(3)包括第一凸缘盘；所述第一管道的底部安装有第二凸缘盘(111)；所述第一凸缘盘可旋转的安装在第二管道的底部，且所述第一凸缘盘与第二凸缘盘之间形成出渣腔(31)；所述出渣腔内沿周向安装有若干个径向齿(311)；所述径向齿可沿径向在第一凸缘盘上滑动；所述第二管道的外周面上开有与出渣腔连通的穿孔(121)。
5.根据权利要求1所述的弯曲型回灌井的加工工艺，其特征在于：所述清理单元包括负压泵(5)；所述负压泵分别与钻机前单元体和钻机后单元体连通。
6.根据权利要求1所述的弯曲型回灌井的加工工艺，其特征在于：所述定位机构(6)包括三个分别安装在第一管道、钻机前单元体和钻机后单元体上的固定环(61)；所述固定环上沿周向安装有若干个支杆(611)；所述支杆可沿径向在固定环上滑动。
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