CN113445924A - 一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法 - Google Patents

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丁华忠
程合玉
丁同福
童碧
赵俊峰
程志忠
方有向
石德洲
苏明金
文东明
张星星
魏涛
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Abstract

本发明公开了一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，包括如下步骤：S1、设计钻孔结构，确定钻头尺寸和带双壁动力头的钻机；S2、根据步骤S1中的钻头尺寸，确定钻具组合方式：牙轮钻头+气水混合接头+扶正器+双壁钻铤+扶正器+双壁钻铤+双壁钻杆；S3、将双壁钻杆进气口与空压机连通，出气口位于泥浆池上方；S4、采用泥浆气举反循环方式进行钻进；本发明的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，设置钻杆用于搅动孔底钻渣，形成扰动区，并通过排渣管将残渣排出，有效提高了排渣管携带钻渣的能力。

Description

一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法
技术领域
本发明涉及救生孔工艺技术领域，具体为一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法。
背景技术
常规大直径钻孔泥浆正循环施工工艺因泥浆上返速度慢、排渣不彻底，施工效率低下，因而很少被应用于在矿山事故钻孔救援，大直径救生孔施工一般采用大直径潜孔锤空气反循环施工工艺。当受地质条件无法使用潜孔锤钻进或钻孔结构设计无配套潜孔锤时，可以选用大直径牙轮钻头泥浆气举反循环钻井工艺，泥浆气举反循环一般是单壁钻杆内置气管的施工方法，被普遍应用，大直径潜孔锤空气反循环施工，钻机动力头以及钻杆都是双壁的，如果采用传统的泥浆气举反循环施工方法，需要更换钻机动力头以及钻杆，那样会浪费大量的时间和人力。
公开号为CN111706276A公开了一种气举反渣成孔施工方法，通过支撑架将钢制泥浆池和钢制沉淀池支撑于水上，钻孔桩中的泥浆被抽出，经沉淀池沉淀后到达泥浆池，泥浆池中的泥浆再泵回流至钻孔桩中，泥浆可以多次循环使用，增加了泥浆的使用次数，减少了新制泥浆的用量，可降低材料成本，而且可避免水上桩基施工对环境的污染；但其仍然需要更换钻具，随后安装气举设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：在不更换钻机动力头和钻杆的情况下，实现大直径救生孔的泥浆气举反循环成孔。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，包括如下步骤：
S1、设计钻孔结构，确定钻头尺寸和带双壁动力头的钻机；
S2、根据步骤S1中的钻头尺寸，确定钻具组合方式：牙轮钻头+气水混合接头+扶正器+双壁钻铤+扶正器+双壁钻铤+双壁钻杆；
S3、将双壁钻杆进气口与空压机连通，出气口位于泥浆池上方；
S4、采用泥浆气举反循环方式进行钻进。
优点：泥浆上返速度快，携带岩屑能力高，比正循环施工可以显著提升钻进效率；同时采用上述钻具组合，能够直接快速切换成泥浆气举反循环方式，节约大量更换时间。
优选地，步骤S4中的泥浆气举反循环方式具体为：空压机将高压空气输送到双壁钻杆进气口，随后在双壁钻杆环空下行，通过气水混合接头上的高压空气出气口进入到双壁钻杆内管中，高压空气出气口以上的泥浆因混入了空气而比重降低，相对于钻杆和孔壁的泥浆形成负压，从而使泥浆携带钻渣从钻杆内部上行，最终从出渣口排出，泥浆携带钻渣不断从钻头底口进入钻具中并被排到泥浆池中，泥浆池的泥浆补给环空的泥浆，形成回路。
优选地，步骤S1中，钻孔孔径为φ565mm。
优选地，步骤S1中，根据钻孔孔径，确定选用尺寸为φ565mm反循环牙轮钻头，选定钻机型号为RB-T90。
优选地，步骤S2中，钻具的组合方式为：φ565mm牙轮钻头+气水混合接头+φ545mm扶正器+φ279mm双壁钻铤+φ545mm扶正器+φ279mm双壁钻铤+φ219/168mm双壁钻杆。
优选地，步骤S3中，空压机的型号为900XHH/1150XH。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
泥浆上返速度快，携带岩屑能力强，比正循环施工可以显著提升钻进效率；
本实施例中提到的双壁钻杆泥浆气举反循环，是在潜孔锤空气反循环的基础怀上，不改变动力头和钻具，通过跟换钻头和气水混合接头，直接快速切换为泥浆气举反循环模式，因此能够节约大量时间，从而降低劳动强度。
附图说明
图1为本发明实施例的工作钻进状态示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本实施例公开了一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，包括如下步骤：
S1、设计钻孔结构，确定钻头1尺寸和带双壁动力头4的钻机；
S2、根据步骤S1中的钻头1尺寸，确定钻具组合方式；
S3、将双壁钻杆3的进气口31与空压机连接；
S4、采用泥浆气举反循环方式进行钻进。
以山东平邑石膏矿5#大口径救生孔施工为例，在上部采用φ711mm空气潜孔锤反循环钻进至孔深170.10m并下入φ610×10mm的无缝钢管后，下一级孔径选择φ565mm，选用φ565mm反循环牙轮钻头1，采用泥浆气举反循环钻进成孔，因此还需要增加一种带双壁顶驱动力头4的RB-T90钻机，同时为了避免更换动力头4浪费时间，选择采用双壁动力头4和双壁钻杆3配气水混合接头2直接转换成泥浆气举反循环，因此不需要更换动力头4，节省大量时间，从而降低劳动强度；
具体地，采用的钻具组合方式为：Φ565mm牙轮钻头1+气水混合接头2+Φ545mm扶正器+Φ279mm双壁钻铤+Φ545mm扶正器+Φ279mm双壁钻铤+Φ219/168mm双壁钻杆3。
对于双壁钻杆3泥浆气举反循环，沉没比为气水混合接头2以上部分钻具的长度与钻具总长度的比值，因此气水混合接头2的位置决定了沉没比，且一般沉没比至少大于0.5才能有效进行，沉没比越大，工作效率越高，而随着钻孔深度的增加，沉没比相应的也会增加，此时空压机所需的输出压力同样会增加，本实施例中，选用900XHH/1150XH寿力双工况空压机，其技术参数为：压力2.4MPa-3.4Mpa，风量25.5m3/min-32.6m3/min。当临近设备最高允许压力前，必须向上调节气水混合接头2的位置，一般情况下，压力为2.4MPa的空压机，气水混合接头2最深不超过200m。
本实施例的双壁钻杆3泥浆气举反循环方式具体为：空压机将高压空气输送到双壁钻杆3进气口31，随后在双壁钻杆3环空下行，通过气水混合接头2上的高压空气出气口进入到双壁钻杆3内管中，高压空气出气口以上的泥浆因混入了空气而比重降低，相对于钻杆和孔壁的泥浆形成负压，从而使泥浆携带钻渣从钻杆内部上行，最终从出渣口32排出，泥浆携带钻渣不断从钻头1底口进入钻具中并被排到泥浆池中，泥浆池的泥浆补给环空的泥浆，形成回路。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、设计钻孔结构，确定钻杆(1)尺寸和带双壁动力头(4)的钻机；
S2、根据步骤S1中的钻杆(1)尺寸，确定钻具组合方式：牙轮钻杆(1)+气水混合接头(2)+扶正器+双壁钻铤+扶正器+双壁钻铤+双壁钻杆(3)；
S3、将双壁钻杆(3)进气口(31)与空压机连通，出气口位于泥浆池上方；
S4、采用泥浆气举反循环方式进行钻进。
2.根据权利要求1所述的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：步骤S4中的泥浆气举反循环方式具体为：空压机将高压空气输送到双壁钻杆(3)进气口(31)，随后在双壁钻杆(3)环空下行，通过气水混合接头(2)上的高压空气出气口进入到双壁钻杆(3)内管中，高压空气出气口以上的泥浆因混入了空气而比重降低，相对于钻杆和孔壁的泥浆形成负压，从而使泥浆携带钻渣从钻杆内部上行，最终从出渣口(32)排出，泥浆携带钻渣不断从钻杆(1)底口进入钻具中并被排到泥浆池中，泥浆池的泥浆通过孔与双壁钻杆(3)间的间隙对其进行补给，从而形成回路。
3.根据权利要求1所述的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：步骤S1中，钻孔孔径为φ565mm。
4.根据权利要求3所述的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：步骤S1中，根据钻孔孔径，确定选用尺寸为φ565mm反循环牙轮钻杆，选定钻机型号为RB-T90钻机。
5.根据权利要求1所述的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：双壁钻杆(3)的尺寸为φ219/168mm。
6.根据权利要求1所述的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：扶正器为φ545扶正器。
7.根据权利要求1所述的大直径救生孔泥浆气举反循环成孔方法，其特征在于：步骤S3中，空压机的型号为900XHH/1150XH寿力双工况空压机。
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