CN115628028B - 一种自流井封存装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自流井封堵施工领域，尤其是涉及一种自流井封存装置及施工方法；所述封存装置包括导向套组、定位块、配重组件、拉杆组件、支撑连杆组件和气囊；在导向套组的外侧依次套设有支撑连杆组件、定位块和配重组件，导向套组件内设置有拉杆组件，在拉杆组件上套设有气囊，拉杆组件内设置有气腔通路，利用配重组件解决现有自流井因水压高和流量大而难以压覆隔水封板的问题，通过使用气囊和支撑连杆组件配合，实现井筒内承压水孔壁的密封，隔断承压水与大气的通道，实现有效隔水，从而为井筒顶部焊接法兰或封板创造条件，同时该装置可以重复使用，适用于在不同直径的自流井中的应用。

Description

一种自流井封存装置及施工方法

技术领域

本发明涉及自流井封存施工领域，尤其是涉及一种自流井封存装置及施工方法。

背景技术

自流井，是指在有利的地形条件下，即地面低于承压水位时，承压水会涌出地表而形成自流井。为优化水资源配置，科学开采地下水，需要对自流水井进行封存或封停。对于承压水泄出通道的自流井的封存，由于自流井水压高、流量大，实现有效的止水封存一直是封井施工要面对的难题，现在大多是采用顶部封板焊接的方式封存，但焊接施工前的止水一直是施工的难点。

发明内容

为了解决针对现有自流井水压高流量大致使止水封存困难的技术问题，本发明提供了一种自流井封存装置及施工方法。

本发明的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种自流井封存装置，包括导向套组、定位块、配重组件、拉杆组件、支撑连杆组件和气囊；所述导向套组的外侧依次套设有定位块和配重组件，所述定位块的上部与配重组件嵌合连接；所述导向套组内贯穿设置有拉杆组件，所述导向套组的外侧环绕圆周均匀设置有若干支撑连杆组件，单组所述支撑连杆组件两端分别铰接连接导向套组与拉杆组件；所述支撑连杆组件位于所述定位块的下方；在所述支撑连杆组件下方的拉杆组件上套设有气囊，所述拉杆组件内设置有气腔通路，所述气腔通路的出气口连通气囊的进气口。

通过使用以上技术方案，利用配重组件解决现有自流井因水压高和流量大而难以压覆隔水封板的问题，通过使用气囊和支撑连杆组件配合，实现井筒内承压水孔壁的密封，各段承压水与大气的通道，实现有效隔水，从而为井筒顶部焊接法兰或封板创造条件，同时该装置可以重复使用，适用于在不同直径的自流井中的应用。

作为优选，所述拉杆组件包括驱动杆和升降拉杆，所述驱动杆的上部与导向套组螺纹连接，所述驱动杆的下端与升降拉杆转动连接，所述升降拉杆与所述支撑连杆组件铰接连接；所述升降拉杆的下端设置有气囊。

通过使用以上技术方案，拉杆组件的内部形成用以供给气囊充气的气体通路，同时驱动杆与导向套组的螺纹连接，使拉杆组件整体可沿导向套组能够轴向滑动，从而为支撑连杆组件在井筒内壁的支撑提供升降来源，同时，驱动杆与升降拉杆的转动连接，使整个拉杆组件提升时不妨碍气囊与支撑连杆组件的工作状态。

作为优选，所述支撑连杆组件包括上连杆和下连杆，所述上连杆与下连杆铰接连接，所述上连杆与导向套组铰接连接；所述下连杆与升降拉杆铰接连接。

通过使用以上技术方案，采用上下连杆铰接连接的形式，能够在井筒内壁形成支撑骨架，当止水封堵完成时，保证足够的支撑力防止自流井的水流冲力作用从而致使止水封堵失败，同时支撑连杆组件形成的支撑骨架可以限制气囊的上浮状态，使气囊与井筒内壁更好的贴合，保证止水效果。

作为优选，所述导向套组包括导向套部和导向槽部，所述导向套部与导向槽部为一体结构，所述导向套部的内腔螺纹连接有驱动杆，所述导向槽部上沿圆周方向均匀设置有若干导向槽，所述导向槽与所述支撑连杆组件的数量一致，所述支撑连杆组件的下端贯穿所述导向槽与升降拉杆铰接连接。

通过使用以上技术方案，导向套组与定位块的配合，为配重组件的安放提供同轴导向支撑，保证配重套组的设置不会偏离重心，防止受力不均，同时导向槽部的设置为支撑拉杆组件在伸缩过程中提供限位作用，保证支撑拉杆组件在井筒内的支撑效果，防止支撑不牢与支撑错位，从而影响支撑效果。

作为优选，所述气腔通路包括驱动腔和拉杆腔，所述驱动腔设置在驱动杆内，所述拉杆腔设置在升降拉杆内，所述驱动腔与所述拉杆腔相连通；所述气囊的进气口与拉杆腔连通。

通过使用以上技术方案，气腔通路为气囊的充气和排气提供通路，同时气腔通路位于拉杆组件内，无需额外的通路设置，不会致使妨碍正常的止水焊接施工。

作为优选，在所述导向槽部的下端还设置有同轴定位套，所述同轴定位套套设在导向槽部与升降拉杆之间。

通过使用以上技术方案，同轴定位套的存在保证升降拉杆与导向套组的同轴心设置，在驱动杆带动升降过程中，保证同心度要求，防止造成摩擦干涉，影响正常的升降支撑。

作为优选，所述驱动杆的外侧还螺纹连接有锁紧螺母，所述锁紧螺母位于所述导向套组的上部。

通过使用以上技术方案，锁紧螺母螺纹连接在导向套组上部的驱动杆上，锁紧螺母的存在使的拉杆组件与导向套组三者之间的限位锁紧，防止在焊接施工过程中的拉杆组件与导向套组的相对位移。

作为优选，所述配重组件包括反水配重套、配重块和配重限位块，所述反水配重套的下部嵌合连接定位块，所述反水配重套的上部堆叠设置有若干配重块，所述反水配重套与其相接触的配重块之间嵌合设置有配重限位块；两两相邻所述配重块之间也嵌合设置有配重限位块。

通过使用以上技术方案，反水配重套可以有效防止在配重下压过程中的水流飞溅，配重块的依次堆叠可以根据所施工自流井的水压自由调整设置，同时配重限位块的设置保证反水配重套与若干配重块之间的一体性，防止各个配重模块之间的错位移动，保证压覆效果，防止安全事故。

作为优选，所述配重块上开设有螺纹孔，所述螺纹孔对称设置在配重块的外侧部。

通过使用以上技术方案，螺纹孔上可以连接有吊臂，方便对配重块的层层堆叠，同时方便对配重块与配重限位块的嵌合调整。

本发明还提供了一种自流井封存施工方法，主要包括以下施工步骤：

a，在导向套组的下端套设气囊并安装活门井盖，将活门井盖下放至井筒内；

b，由导向套组上部套设密封井盖至井筒上，并依次套设定位块和配重组件压实；

c，操作拉杆组件使支撑连杆组件在井筒内形成支撑，气囊充气封水；

d，取下配重组件，焊接连接密封井盖与井筒；

e，反向操作步骤c-a，取出自流井封存装置，固定活门井盖，完成自流井封存施工。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

本发明的自流井封存装置通过配重组件解决现有自流井水压高和流量大的问题，通过使用气囊和支撑连杆组件配合，实现井筒内承压水孔壁的密封，各段承压水与大气的通道，实现有效隔水，从而为井筒顶部焊接法兰或封板创造条件，同时该装置可以重复使用，适用于在不同直径的自流井中的应用。

本发明的拉杆组件的内部形成用以供给气囊充气的气体通路，同时驱动杆与导向套组的螺纹连接，使拉杆组件整体相对于导向套组能够轴向滑动，从而为支撑连杆组件在井筒内壁的支撑提供升降来源，同时，驱动杆与升降拉杆的转动连接，使整个拉杆组件提升时不妨碍气囊与支撑连杆组件的工作状态；进一步的，采用上下连杆铰接连接的形式，能够在井筒内壁形成支撑骨架，当止水封堵完成时，保证足够的支撑力防止自流井的水流冲力作用从而致使止水封堵失败，同时支撑连杆组件形成的支撑骨架可以限制气囊的上浮状态，使气囊与井筒内壁更好的贴合，保证止水效果。

进一步的，增设同轴定位套与锁紧螺母，同轴定位套的存在保证升降拉杆与导向套组的同轴心设置，在驱动杆带动升降过程中，保证同心度要求，防止造成摩擦干涉，影响正常的升降支撑；锁紧螺母螺纹连接在导向套组上部的驱动杆上，锁紧螺母的存在使的拉杆组件与导向套组三者之间的限位锁紧，防止在焊接施工过程中的拉杆组件与导向套组的相对位移。

同时，本发明的配重组件采用反水配重套、配重块和配重限位块，反水配重套可以有效防止在配重下压过程中的水流飞溅，配重块的依次堆叠可以根据所施工自流井的水压自由调整设置，同时配重限位块的设置保证反水配重套与若干配重块之间的一体性，防止各个配重模块之间的错位移动，保证压覆效果，防止安全事故，以及螺纹孔的设置，方便对配重块的层层堆叠，同时方便对配重块与配重限位块的嵌合调整。

附图说明

图1为本发明的自流井封存装置结构示意图；

图2为图1的A处放大结构示意图；

图3为图1的B处放大结构示意图；

图4为导向套组及其部分连接结构示意图；

图5为井筒压覆封堵施工示意图；

图6为气囊充气止水施工示意图；

图7为密封井盖焊接固定施工示意图；

图8为气囊放气回收施工示意图；

图9为自流井封存装置回收施工示意图；

图10为活门井盖固定施工示意图。

附图标记说明：

1、导向套组；11、导向套部；12、导向槽部；121、导向槽；2、定位块；3、配重组件；31、反水配重套；32、配重块；321、螺纹孔；33、配重限位块；4、拉杆组件；41、驱动杆；42、升降拉杆；5、支撑连杆组件；51、上连杆；52、下连杆；6、气囊；7、气腔通路；71、驱动腔；72、拉杆腔；8、同轴定位套；9、锁紧螺母；101、活门井盖；102、密封井盖；103、井筒。

实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1：如图1-4所示，本实施例提供了一种自流井封存装置，包括导向套组1、定位块2、配重组件3、拉杆组件4、支撑连杆组件5和气囊6；导向套组1的外侧依次套设有定位块2和配重组件3，定位块2的上部与配重组件3嵌合连接；定位块2的下部嵌合连接密封井盖102，具体的为：如图2和图4所示，定位块2的上下两端分别设置有凸台结构用以分别嵌合连接密封井盖102和配重组件3，以保证定位块2和配重组件3的同轴心结构。在导向套组1内贯穿设置有拉杆组件4，导向套组1与拉杆组件4螺纹连接以使拉杆组件4相对于导向套组1能够升降移动；导向套组1的外侧环绕圆周均匀设置有若干支撑连杆组件5，单组支撑连杆组件5两端分别铰接连接导向套组1与拉杆组件4；支撑连杆组件5位于定位块2的下方；密封井盖102套设在支撑连杆组件5与定位块2之间的导向套组1上，在支撑连杆组件5下方的拉杆组件4上套设有气囊6，拉杆组件4内设置有气腔通路7，气腔通路7的出气口连通气囊6的进气口，在拉杆组件4的下端连接有活门井盖101，气囊6位于活门井盖101的上部。

具体的为：拉杆组件4包括驱动杆41和升降拉杆42，驱动杆41的上部为螺纹结构杆件，驱动杆41的螺纹杆部与导向套组1的上部内腔螺纹连接以使拉杆组件4相对于导向套组1能够升降运动，驱动杆41的下端与升降拉杆42转动连接，当驱动杆41转动过程中，保证升降拉杆42不会发生自转，只实现升降移动，升降拉杆42与支撑连杆组件5铰接连接；升降拉杆42的下端套设气囊6，并在升降拉杆42的底部螺纹连接活门井盖101，同时，在驱动杆41的外侧还螺纹连接有锁紧螺母9，锁紧螺母9位于导向套组1的上部，当支撑连杆组件5在井筒103内壁形成稳固的支撑时，锁紧螺母9用以锁紧固定导向套组1和拉杆组件4，防止导向套部11与导向槽部12的发生相对转动，影响支撑连杆组件5的支撑稳固效果。

进一步的，支撑连杆组件5包括上连杆51和下连杆52，上连杆51与下连杆52之间铰接连接，上连杆51的一端与导向套组1铰接连接；下连杆52的一端与升降拉杆42铰接连接，当转动驱动杆41上升时，带动升降拉杆42上升运动，从而带动铰接连接的下连杆52上升，上连杆51与下连杆52弯曲运动实现在井筒103内壁的支撑；支撑连杆组件5的数量优选为4组，90°分别环绕设置在导向套组1的外侧；进一步的改进之处在于：导向套组1包括导向套部11和导向槽部12，导向套部11与导向槽部12为一体结构，导向套部11的内腔上部设置有螺纹结构以螺纹连接驱动杆41，导向槽部12上沿圆周方向环绕均布开设有若干导向槽121，导向槽121与支撑连杆组件5的数量一致，支撑连杆组件5的下端贯穿导向槽121与升降拉杆42铰接连接，导向槽121为支撑连杆组件5的相对位移提供限位轨道，保证支撑限位组件2与井筒103的内壁可以很好的支撑固定。在导向槽部12的下端内腔中还设置有同轴定位套8，同轴定位套8套设在导向槽部12与升降拉杆42之间，用以保证升降拉杆42与驱动杆41的同轴度要求，防止移动过程中干涉。

同时，在拉杆组件4为空腔结构，内设有气腔通路7用以供给气囊6进行充气通道，具体的为，如图1和图2所示，气腔通路7包括驱动腔71和拉杆腔72，驱动腔71设置在驱动杆41内，驱动腔71的进气口位于驱动杆41上，拉杆腔72设置在升降拉杆42内，拉杆腔72的出气口位于升降拉杆42上，驱动腔71与拉杆腔72之间相连通，驱动腔71与拉杆腔72的相对转动不影响气体的流通，气囊6的进气口与拉杆腔72的出气口连通以供气囊6充放气。

进一步的，配重组件3包括反水配重套31、配重块32和配重限位块33，反水配重套31的下部嵌合连接定位块2，反向配重套31可以有效限制在安装自流井封存装置过程中的井水外喷范围，方便施工操作，在反水配重套31的上部堆叠设置有若干配重块32，反水配重套31与其相接触的配重块32之间嵌合设置有配重限位块33；两两上下相邻配重块32之间也嵌合设置有配重限位块33，配重限位块33使配重组件3相互钳制形成一个整体结构，防止各个配重块32之间相对转动，保证压覆效果，为适应配重块32的堆叠安装，在配重块32上开设有螺纹孔321，螺纹孔321对称设置在配重块32的外侧部，螺纹孔321可以用以连接吊臂，从而使配重块32的堆叠与压覆工作更为方便，采用若干配重块32的堆叠可以根据待施工的自流井的水流压力可选择性调整。

实施例2：本实施例还公开了一种用以实施例1的自流井封存装置进行自流井封存的施工方法，主要包括以下施工步骤：

a，在导向套组1的下端套设气囊6，并螺纹连接活门井盖101，气囊6的进气口与气腔通路7连通，检查气密性，将活门井盖101随导向套组1下放至井筒103内；导向套组1的上部位于井筒103顶部的外侧；

b，由导向套组1上部套设密封井盖102至井筒103上端口处，并依次套设定位块2和配重组件3压实，如图5所示；

c，操作拉杆组件4使支撑连杆组件5在井筒103内形成支撑，气囊6充气封水；具体的为：转动驱动杆41使驱动杆41旋转上升，从而带动升降拉杆42沿导向槽121限位上升，进而带动上拉杆51与下连杆52相对转动，使支撑连杆组件5在井筒103内壁形成支撑骨架，气泵连接驱动杆41的进气口，沿气腔通路7向气囊6内注入高压氮气，气囊6膨胀至与井筒103内壁紧密贴合，实现了井筒103内承压水孔壁密封，隔断承压水与大气的通道，如图6所示。

d，在实现井筒内有效隔水后，旋紧锁紧螺母9，取下配重组件3，焊接连接密封井盖102与井筒103，完成井筒103的开口与密封井盖102的焊接施工，如图7所示。

e，如图8-10所示，反向操作步骤c-a，取出自流井封存装置，固定活门井盖101，完成自流井封存施工；具体的为：在密封井盖102焊接施工完成后，释放气囊6内的气体，旋松锁紧螺母9，反向转动驱动杆41使拉杆组件4下降，支撑连杆组件5支撑复位，在自流井水压作用下，提取该装置，同时在承压水的作用下，活门井盖101紧密贴合在密封井盖102的下部，与密封井盖102形成密封，分离自流井封存装置与活门井盖101，在上部加盖板焊接或用螺母紧固，实现自流井的封存。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种自流井封存装置，其特征在于：包括导向套组（1）、定位块（2）、配重组件（3）、拉杆组件（4）、支撑连杆组件（5）和气囊（6）；所述导向套组（1）的外侧依次套设有定位块（2）和配重组件（3），所述定位块（2）的上部与配重组件（3）嵌合连接；所述导向套组（1）内贯穿设置有拉杆组件（4），所述导向套组（1）的外侧环绕设置有若干支撑连杆组件（5），单组所述支撑连杆组件（5）两端分别铰接连接导向套组（1）与拉杆组件（4）；所述支撑连杆组件（5）位于所述定位块（2）的下方；在所述支撑连杆组件（5）下方的拉杆组件（4）上套设有气囊（6），所述拉杆组件（4）内设置有气腔通路（7），所述气腔通路（7）的出气口连通气囊（6）的进气口；

所述拉杆组件（4）包括驱动杆（41）和升降拉杆（42），所述驱动杆（41）的上部与导向套组（1）螺纹连接，所述驱动杆（41）的下端与升降拉杆（42）转动连接，所述升降拉杆（42）与所述支撑连杆组件（5）铰接连接；所述升降拉杆（42）的下端设置有气囊（6）；

所述支撑连杆组件（5）包括上连杆（51）和下连杆（52），所述上连杆（51）与下连杆（52）铰接连接，所述上连杆（51）与导向套组（1）铰接连接；所述下连杆（52）与升降拉杆（42）铰接连接；

所述配重组件（3）包括反水配重套（31）、配重块（32）和配重限位块（33），所述反水配重套（31）的下部嵌合连接定位块（2），所述反水配重套（31）的上部堆叠设置有若干配重块（32），所述反水配重套（31）与其相接触的配重块（32）之间嵌合设置有配重限位块（33）；两两相邻所述配重块（32）之间也嵌合设置有配重限位块（33）。

2.根据权利要求1所述的一种自流井封存装置，其特征在于：所述导向套组（1）包括导向套部（11）和导向槽部（12），所述导向套部（11）与导向槽部（12）为一体结构，所述导向套部（11）的内腔螺纹连接有驱动杆（41），所述导向槽部（12）上环绕均布设置有若干导向槽（121），所述导向槽（121）与所述支撑连杆组件（5）的数量一致，所述支撑连杆组件（5）的下端贯穿所述导向槽（121）与升降拉杆（42）铰接连接。

3.根据权利要求1所述的一种自流井封存装置，其特征在于：所述气腔通路（7）包括驱动腔（71）和拉杆腔（72），所述驱动腔（71）设置在驱动杆（41）内，所述拉杆腔（72）设置在升降拉杆（42）内，所述驱动腔（71）与所述拉杆腔（72）相连通；所述气囊（6）的进气口与拉杆腔（72）连通。

4.根据权利要求2所述的一种自流井封存装置，其特征在于：在所述导向槽部（12）的下端还设置有同轴定位套（8），所述同轴定位套（8）套设在导向槽部（12）与升降拉杆（42）之间。

5.根据权利要求1所述的一种自流井封存装置，其特征在于：所述驱动杆（41）的外侧还螺纹连接有锁紧螺母（9），所述锁紧螺母（9）位于所述导向套组（1）的上部。

6.根据权利要求1所述的一种自流井封存装置，其特征在于：所述配重块（32）上开设有螺纹孔（321），所述螺纹孔（321）对称设置在配重块（32）的外侧部。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的自流井封存装置的施工方法，其特征在于，主要包括以下施工步骤：

a，在导向套组（1）的下端套设气囊（6）并安装活门井盖（101），将活门井盖（101）下放至井筒（103）内；

b，由导向套组（1）上部套设密封井盖（102）至井筒（103）上，并依次套设定位块（2）和配重组件（3）压实；

c，操作拉杆组件（4）使支撑连杆组件（5）在井筒（103）内形成支撑，气囊（6）充气封水；

d，取下配重组件（3），焊接连接密封井盖（102）与井筒（103）；

e，反向操作步骤c-a，取出自流井封存装置，固定活门井盖（101），完成自流井封存施工。

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