CN110863794A - 钻孔固管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质钻探设备技术领域，尤其涉及一种钻孔固管装置。该钻孔固管装置包括固定法兰盘、定位封闭盘、注浆组件以及至少两个伸缩机构，各伸缩机构的固定端分别与定位封闭盘相连，各伸缩机构的伸缩端分别与固定法兰盘相连，注浆组件包括注水管、注浆管以及起涨灌浆塞，注水管和注浆管的一端分别与起涨灌浆塞相连，注水管和注浆管的另一端依次穿过定位封闭盘、固定法兰盘。本发明所述的钻孔固管装置，不仅能够有效减小注浆路径的长度，减少浆液消耗量，而且固管成功率更高，固管效果更好，同时提高了固管施工效率，进而提高了钻探施工效率。

Description

钻孔固管装置

技术领域

本发明涉及地质钻探设备技术领域，尤其涉及一种钻孔固管装置。

背景技术

煤矿采掘时，井下常进行钻探工作，用以探明地质条件、水情、瓦斯赋存情况、卸压等领域。特别是探放水钻孔，井下地质钻孔孔口均需要进行套管的固管工作。钻孔固管的目的在于防止由于孔内水压、气压过大导致套管脱落等情况发生，进而为孔口闸门等设备安装、钻探作业等提供安全保障。

现有的钻孔固管方式中，利用注浆法兰与套管法兰相连接，通过注浆法兰上的注浆管将浆液压入套管中，浆液被压入钻孔孔底后，通过套管和裸孔孔壁的外围环形空间向孔口方向返浆。这种方式由于注浆路径较长，导致注浆固管时间过长。而且，由于采用闷盖注浆固管，需要先把套管内充填满浆液，进而再充填环形空间，是一种钻孔全空间注浆方法，浆液消耗量大。此外，浆液进入套管孔底时，由于管路、浆液压力消耗的原因，孔底注浆压力损耗大，孔底注浆压力小于孔口，使得压入环形空间的压力减小，环形空间的注浆效果便大打折扣，往往导致环形空间的浆液充填不实，导致固管效果不好或固管失败。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种钻孔固管装置，解决现有技术存在的注浆路径长，浆液消耗量大，固管效果差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钻孔固管装置，包括固定法兰盘、定位封闭盘、注浆组件以及至少两个伸缩机构，各所述伸缩机构的固定端分别与所述定位封闭盘相连，各所述伸缩机构的伸缩端分别与所述固定法兰盘相连；所述注浆组件包括注水管、注浆管以及起涨灌浆塞，所述注水管和所述注浆管的一端分别与所述起涨灌浆塞相连，所述注水管和所述注浆管的另一端依次穿过所述定位封闭盘、所述固定法兰盘。

进一步地，所述起涨灌浆塞包括注浆腔室以及设置于所述注浆腔室外部的注水弹性腔室，所述注水管与所述注水弹性腔室相连通，所述注浆管与所述注浆腔室相连通。

具体地，所述注浆腔室的底部设有浆液喷口。

具体地，所述注浆腔室采用金属制成，所述注水弹性腔室采用橡胶制成。

具体地，所述注水管、所述注浆管分别与所述固定法兰盘固定连接。

进一步地，所述定位封闭盘包括环状圆盘以及定位环，所述定位环设置于所述环状圆盘的背向所述伸缩机构的端面。

具体地，所述定位环设置于所述环状圆盘的外沿位置处。

具体地，所述环状圆盘上设有返浆口，所述返浆口的延伸方向与所述环状圆盘的轴线方向平行。

具体地，所述固定法兰盘上设有供所述伸缩机构的伸缩端穿过的穿孔，所述伸缩机构的伸缩端通过第一连接件与所述固定法兰盘可拆卸连接；所述伸缩机构的固定端通过第二连接件与所述定位封闭盘固定连接。

具体地，所述伸缩机构包括气缸、油缸或电液推杆。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的钻孔固管装置，通过在固定法兰盘与定位封闭盘之间设置至少两个伸缩机构，从而能够与不同深度的钻孔配合安装，通过设置注浆组件，实现对套管的注浆固定，其中通过起涨灌浆塞能够在注浆过程中起到阻隔浆液的作用，通过定位封闭盘能够对注浆位置进行限制，不仅能够有效减小注浆路径的长度，减少浆液消耗量，而且固管成功率更高，固管效果更好，同时提高了固管施工效率，进而提高了钻探施工效率。

附图说明

图1是本发明实施例钻孔固管装置的结构示意图；

图2是本发明实施例钻孔固管装置的施工状态示意图。

图中：1：固定法兰盘；2：定位封闭盘；201：环状圆盘；202：定位环；203：返浆口；3：伸缩机构；4：注水管；5：注浆管；6：起涨灌浆塞；601：注浆腔室；602：注水弹性腔室；603：浆液喷口；7：钻孔；701：安装槽；8：孔口法兰；9：套管；10：第一连接件；11：第二连接件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图2所示，本发明实施例提供一种钻孔固管装置，包括固定法兰盘1、定位封闭盘2、注浆组件以及至少两个伸缩机构3。

各伸缩机构3的固定端分别与定位封闭盘2相连，各伸缩机构3的伸缩端分别与固定法兰盘1相连。也即，通过在固定法兰盘1与定位封闭盘2之间设置伸缩机构3，使得固定法兰盘1与定位封闭盘2之间的距离可以根据实际需求调整，进而能够适用于不同深度的钻孔7以及不同长度的套管9的固管操作，便于施工安装。

注浆组件包括注水管4、注浆管5以及起涨灌浆塞6，注水管4和注浆管5的一端分别与起涨灌浆塞6相连，注水管4和注浆管5的另一端依次穿过定位封闭盘2、固定法兰盘1。也即，在使用时，固定法兰盘1设置于定位封闭盘2的上方，起涨灌浆塞6设置于定位封闭盘2的下方。

在使用时，定位封闭盘2设置于钻孔7的孔口处的安装槽701中，固定法兰盘1设置于钻孔7的孔口上方。钻孔7中安装有套管9，套管9的上端穿过定位封闭盘2设置于钻孔7的上方。套管9的上端与孔口法兰8固定连接，孔口法兰8设有与套管9相对应的安装口，该安装口与套管9相连通。孔口法兰8上还设有供伸缩机构3的伸缩端穿过的通孔。固定法兰盘1设置于孔口法兰8上，并且固定法兰盘1与孔口法兰8相连。起涨灌浆塞6设置于套管9的内部，注水管4和注浆管5的其中一部分设置于套管9的内部，注水管4和注浆管5的另一部分伸出至套管9的外部。

本发明实施例所述的钻孔固管装置，通过注浆组件，能够实现对套管9的注浆固定，其中通过注水管4能够向起涨灌浆塞6进行注水，从而使起涨灌浆塞6膨胀，使得起涨灌浆塞6的外侧壁与套管9的内侧壁紧密贴合，从而在套管9中起到阻隔作用。通过注浆管5能够向起涨灌浆塞6进行注浆，浆液能够从起涨灌浆塞6喷出，并且在起涨灌浆塞6的膨胀阻隔作用下，能够对从起涨灌浆塞6喷出的浆液进行阻隔限位，从而使浆液反向流入套管9与钻孔7之间的环形空间，进而实现对套管9的注浆固定。同时，通过定位封闭盘2与钻孔7的安装方式，能够对流入套管9与钻孔7之间环形空间的浆液填充区域进行限制，也即，能够使浆液填充在定位封闭盘2下表面、套管9以及钻孔7之间的空间，从而有效减小注浆路径的长度，减少了浆液消耗量，而且使得固管成功率更高，固管效果更好，并且提高了固管施工效率，进而提高了钻探施工效率。

具体来说，伸缩机构3的数量，可以根据实际使用需求设置两个、三个及三个以上。各伸缩机构3呈环状均匀布置，从而保证固定法兰盘1与定位封闭盘2之间受力均匀。

在本发明的进一步实施例中，起涨灌浆塞6包括注浆腔室601以及设置于注浆腔室601外部的注水弹性腔室602。注水管4与注水弹性腔室602相连通，通过注水管4能够向注水弹性腔室602注水，从而使注水弹性腔室602膨胀。注浆管5与注浆腔室601相连通，通过注浆管5能够向注浆腔室601注浆，进而通过注浆腔室601实现对浆液的高压喷出。

在本发明的具体实施例中，注浆腔室601的底部设有浆液喷口603。当通过注浆管5向注浆腔室601注浆时，注浆腔室601内部的浆液能够从底部的浆液喷口603高压喷出，从而实现对套管9的注浆固定。

具体来说，注浆腔室601采用金属制成，注水弹性腔室602采用橡胶制成。

具体来说，注水管4、注浆管5分别与固定法兰盘1固定连接，也即，注浆组件与固定法兰盘1为整体式结构，通过固定法兰盘1便于实现对注浆组件的安装固定。

在本发明的进一步实施例中，定位封闭盘2包括环状圆盘201以及定位环202，定位环202设置于环状圆盘201的背向伸缩机构3的端面。在使用时，环状圆盘201的内圈用于安装套管9，使得套管9能够深入至钻孔7的底部进行注浆固定。环状圆盘201的外圈设置于安装槽701中，并且通过定位环202，实现定位封闭盘2在安装槽701中的定位安装，从而在定位封闭盘2的下表面、钻孔7以及套管9之间形成注浆固管区域。

具体来说，定位环202设置于环状圆盘201的外沿位置处，便于通过定位环202在安装槽701中进行定位安装。

具体来说，环状圆盘201上设有返浆口203，返浆口203的延伸方向与环状圆盘201的轴线方向平行。通过设置返浆口203，便于操作人员确定浆液在定位封闭盘2下表面、钻孔7以及套管9之间的注浆固管区域的填充状态。当浆液从返浆口203流出时，则可确定浆液已将注浆固管区域填满，此时可以停止注浆。

具体来说，固定法兰盘1上设有供伸缩机构3的伸缩端穿过的穿孔，伸缩机构3的伸缩端穿过穿孔后通过第一连接件10与固定法兰盘1可拆卸连接。

具体来说，伸缩机构3的固定端通过第二连接件11与定位封闭盘2固定连接。

具体来说，伸缩机构3可以根据实际使用需求采用气缸、油缸或电液推杆。

本发明实施例钻孔固管装置的施工过程如下：

将伸缩机构3的固定端通过第二连接件11与定位封闭盘2固定连接。

在钻孔7的孔口处开设一个环状安装槽701，其中安装槽701的外圈直径大于定位封闭盘2的外径1～2cm。

将定位封闭盘2安装在安装槽701中，并通过水泥将定位封闭盘2与安装槽701之间的连接处进行密封固定。

由于套管9的上端与孔口法兰8固定连接，将套管9放入钻孔7中，使套管9的底部穿过环状圆盘201的内圈伸入至钻孔7底部，使孔口法兰8设置在环状圆盘201的上方，然后通过水泥对套管9的外侧壁与环状圆盘201的内圈间隙进行密封固定。

由于注水管4、注浆管5分别与固定法兰盘1固定连接，将注浆组件穿过孔口法兰8的安装口伸入至套管9内部，使起涨灌浆塞6位于定位封闭盘2的下方，然后将固定法兰盘1放置在孔口法兰8上，并将固定法兰盘1与孔口法兰8连接固定。此时，各伸缩机构3的伸缩端分别穿过孔口法兰8和固定法兰盘1，然后调整各伸缩机构3的伸缩端位置，将各伸缩机构3的伸缩端通过第一连接件10与固定法兰盘1连接固定。

然后通过注水管4向注水弹性腔室602注水，从而使注水弹性腔室602膨胀，使注水弹性腔室602的外侧壁与套管9的内侧壁紧密贴合形成阻隔。再通过注浆管5向注浆腔室601注浆，注浆腔室601内部的浆液将通过浆液喷口603高压喷出，使得浆液将起涨灌浆塞6下方的套管9内侧壁与钻孔7底部之间的空间填充，并继续反向流入套管9外侧壁与钻孔7内侧壁之间的环形空间，直至浆液将定位封闭盘2的下表面、钻孔7以及套管9之间的注浆固管区域填满，并从返浆口203流出，此时停止注浆。等待浆液凝固，钻孔固管施工结束。

综上所述，本发明实施例所述的钻孔固管装置，不仅能够有效减小注浆路径的长度，减少浆液消耗量，而且固管成功率更高，固管效果更好，同时提高了固管施工效率，进而提高了钻探施工效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种钻孔固管装置，其特征在于：包括固定法兰盘、定位封闭盘、注浆组件以及至少两个伸缩机构，各所述伸缩机构的固定端分别与所述定位封闭盘相连，各所述伸缩机构的伸缩端分别与所述固定法兰盘相连；所述注浆组件包括注水管、注浆管以及起涨灌浆塞，所述注水管和所述注浆管的一端分别与所述起涨灌浆塞相连，所述注水管和所述注浆管的另一端依次穿过所述定位封闭盘、所述固定法兰盘。

2.根据权利要求1所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述起涨灌浆塞包括注浆腔室以及设置于所述注浆腔室外部的注水弹性腔室，所述注水管与所述注水弹性腔室相连通，所述注浆管与所述注浆腔室相连通。

3.根据权利要求2所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述注浆腔室的底部设有浆液喷口。

4.根据权利要求2所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述注浆腔室采用金属制成，所述注水弹性腔室采用橡胶制成。

5.根据权利要求1所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述注水管、所述注浆管分别与所述固定法兰盘固定连接。

6.根据权利要求1所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述定位封闭盘包括环状圆盘以及定位环，所述定位环设置于所述环状圆盘的背向所述伸缩机构的端面。

7.根据权利要求6所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述定位环设置于所述环状圆盘的外沿位置处。

8.根据权利要求6所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述环状圆盘上设有返浆口，所述返浆口的延伸方向与所述环状圆盘的轴线方向平行。

9.根据权利要求1所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述固定法兰盘上设有供所述伸缩机构的伸缩端穿过的穿孔，所述伸缩机构的伸缩端通过第一连接件与所述固定法兰盘可拆卸连接；所述伸缩机构的固定端通过第二连接件与所述定位封闭盘固定连接。

10.根据权利要求1所述的钻孔固管装置，其特征在于：所述伸缩机构包括气缸、油缸或电液推杆。

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