CN117868738A - 一种注浆井口装置及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种注浆井口装置及其作业方法，所述井口装置包括一开套管、二开套管、排浆管和注浆管，所述二开套管通过连接件安装在所述一开套管内侧，所述二开套管和一开套管之间形成环腔；所述排浆管与所述环腔连通；所述注浆管安装在所述二开套管上。通过连接件连接二开套管和一开套管，减小了两者的紧固面，易于拔出二开套管，提高主孔及一开套管的复用率，减少生产成本；为减小两者的紧固面积，在二开套管和一开套管形成有环腔，排浆管向环腔内注入水或者高压空气，可排出环腔内的浆液，防止环腔被浆液凝结，降低拔出二开套管的难度。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿治理技术领域，具体涉及一种注浆井口装置及其作业方法。
背景技术
治理多层灰岩含水层时，需要在同一平面上施工主孔，治理完一层含水层后挪动钻机，再次布置施工主孔后治理另一层含水层；或者同时布置多台钻机，针对不同的含水层分别布置施工主孔进行治理。
随着割拔套管技术的应用，逐渐转变为在地面施工一个主孔，利用该主孔先后治理多层含水层，实现一孔多用，既节省了钻探工作量又节省套管费用。
例如河南某村矿，治理完L2灰岩含水层后，套管侧钻治理L8灰岩含水层，固井时选择只固结套管底角的固井方式(如只固结二开套管底角外环100m)，这种固井方式能兼顾多个含水层位同时治理的需求，达到了相同的治理效果，节省了大量的施工成本，但同样也存在一定的弊端：只固结套管底角的特殊固井方式，使一开套管和二开套管之间形成环腔，如套管底角附近地层不稳定或临近断层，注浆浆液可能会通过断层、裂隙与所述环腔相通，在压力作用下，浆液从所述环腔上升，发生涌水返浆，导致一开套管和二开套管被浆液固结，严重影响二开套管的起拔，甚至无法起拔二开套管，而需要再钻一个主孔。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种注浆井口装置及其作业方法，避免二开套管被浆液固结在一开套管上，提高主孔和一开套管的复用率。
本发明公开了一种注浆井口装置，包括一开套管、二开套管、排浆管和注浆管，所述二开套管通过连接件安装在所述一开套管内侧，所述二开套管和一开套管之间形成环腔；所述排浆管与所述环腔连通；所述注浆管安装在所述二开套管上。
优选的，所述排浆管上设置有排浆阀和第一压力表；所述二开套管通过连接件可拆卸地安装在所述一开套管的内侧。
优选的，所述注浆管上设置有注浆阀。
优选的，第二压力表设置在所述注浆管上或者设置在二开套管上。
优选的，所述环腔下侧设置有下开口；所述二开套管在其底角和环腔之间设置有割管位。
本发明还提供一种上述井口装置的作业方法，包括以下步骤：
将一开套管安装在主孔上，通过二开套管对第一含水层进行注浆治理；
判断所述环腔是否出现返浆；
若是，通过排浆管向环腔内通入水或空气；
若否，通过注浆管向二开套管内通入浆液，对灰岩含水层进行治理。
优选的，通过声波测井法检测所述环腔是否出现返浆或者检测所述环腔是否有浆液残留。
优选的，通过排浆管向环腔内通入水或空气时，关闭注浆管。
优选的，向二开套管内通入浆液期间，定期向通过排浆管向环腔内通入水或空气。
优选的，所述灰岩含水层包括第一含水层和第二含水层，多含水层治理的方法包括：
若第一含水层注浆完毕，从所述二开套管的割管位割开二开套管；
拔出残留在第一套管上的二开套管后，安装另一二开套管对第二含水层进行治理。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过连接件连接二开套管和一开套管，减小了两者的紧固面，易于拔出二开套管，提高主孔及一开套管的复用率，减少生产成本；为减小两者的紧固面积，在二开套管和一开套管形成有环腔，排浆管向环腔内注入水或者高压空气，可排出环腔内的浆液，防止环腔被浆液凝结，降低拔出二开套管的难度。
附图说明
图1是本发明的注浆井口装置的结构示意图；
图2是连接件的结构示意图；
图3是本发明的注浆井口装置的工作示意图；
图4是多薄层灰岩含水层的治理示意图。
图中标记：1一开套管，11第一压力表，12排浆阀，13排浆管，2二开套管，21第二压力表，22注浆阀，24注浆管，25连接件，26底角，27割管位，28环腔，281下开口，29裸孔；31第一含水层，32第二含水层，33基岩层，35煤层，36固井水泥面，37断层。
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。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
一种注浆井口装置，如图1-4所示，包括一开套管1、二开套管2、排浆管13和注浆管24，所述二开套管2通过连接件25安装在所述一开套管1内侧，所述二开套管2和一开套管1之间形成环腔28；所述排浆管13与所述环腔28连通；所述注浆管24安装在所述二开套管2上。其中，注浆管24用于向二开套管2注浆，对灰岩含水层(以下简称为含水层)进行治理。
通过连接件25连接二开套管2和一开套管1，减小了两者的紧固面积，易于拔出二开套管2，提高主孔及一开套管1的复用率，减少生产成本；为减小两者的紧固面积，在二开套管2和一开套管1形成有环腔28，排浆管13向环腔内注入水或者高压空气，可排出环腔内的浆液，防止环腔28被浆液凝结，降低拔出二开套管的难度。
更具体的，如图1所示，所述二开套管2通过连接件25可拆卸地安装在所述一开套管1的内侧；所述排浆管13上设置有排浆阀12和第一压力表11。所述注浆管24上设置有注浆阀22。第二压力表21设置在所述注浆管24上或者设置在二开套管2上。对注浆和排浆进行操作和监测。此外，注浆井口装置在工作时需要配套水泵/高压空气源、以及浆液供应装置，例如水泵或高压空气源的输出端与排浆管13连接；浆液供应装置的输出端与注浆管24连接。连接件25的厚度可以根据施工的需要进行设定，具体为小于一个阈值，利于拔除二开套管2。
如图3所示，主孔可以设置在基岩层33上，但不限于此，所述环腔28下侧形成下开口281，减少拔管的难度；所述二开套管2在其底角26和环腔28之间设置有割管位27，底角26通过固井水泥面36进行紧固，从割管位27割二开套管2后，从一开套管1上拔出二开套管2。二开套管2的下游设置有裸孔29。图3中的箭头大致示出了浆液的流向，二开套管2用于为待治理的含水层供应浆液，存在断层37时，在供浆压力的作用下，存在返浆的情况，即部分浆液涌入到环腔28中，造成一开套管1和二开套管2凝结。
本发明的注浆井口装置的作业方法包括以下步骤：
步骤101：将一开套管1安装在主孔上，通过二开套管2对第一含水层进行注浆治理。
步骤102：判断所述环腔28是否出现返浆。可通过声波测井法，检测所述环腔28是否出现返浆或者检测所述环腔28是否有浆液残留。淌有浆液残留表现为环腔28的下开口281排出清水。
若是，执行步骤103：通过排浆管13向环腔28内通入水或空气，将残留注浆浆液压入地层，直到环腔内流出水或者环腔内没有浆液残留。通过排浆管13向环腔28内通入水或空气时，可视返浆的情况关闭注浆管24。其中，环腔28内的压力不得高于一开套管固井试压压力。
若否，执行步骤104：通过注浆管24向二开套管2内通入浆液，对灰岩含水层进行治理，加固二开套管底部附近的断层。
向二开套管2内通入浆液期间，可定期向通过排浆管13向环腔28内通入水或空气。第二压力表的注浆压力和第一压力表的排浆压力的压力差不得大于一开套管下深的液柱压力，通过排浆压力和外部压力，防止浆液进入环腔固结二开套管。
图4示出了多含水层的结构，依次布置有：基岩层33、煤层35和灰岩含水层。灰岩含水层包括第一含水层31和第二含水层32，多含水层治理的方法包括：
步骤201：若第一含水层31注浆完毕，从所述二开套管2的割管位27割开二开套管2；
步骤202：拔出残留在第一套管1上的二开套管2后，安装另一二开套管对第二含水层进行治理。
依次对其余的含水层进行治理，可实现主孔和一开套管1的复用，减少施工工作量和施工成本，避免多次打孔造成的潜在危险。
本发明通过连接件25连接一开套管1和二开套管2，利于割拔二开套管2；通过排浆管13向连接件25下侧的环腔28注入高压空气或水，避免环腔28返浆、凝结，利于割拔二开套管2，提高一开套管1和主孔的复用性。
本发明具有可操作性强、施工便捷、取材方便、成本低廉、应用推广价值高等优点；在不影响割拔套管的同时，巧妙的解决了套管环空涌水返浆问题，保护了环状空间，消除了后期环腔隐患；一孔多用，无需挪钻机重新施工主孔，节约了大量的施工成本。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种注浆井口装置，其特征在于，包括一开套管(1)、二开套管(2)、排浆管(13)和注浆管(24)，
所述二开套管(2)通过连接件(25)安装在所述一开套管(1)内侧，所述二开套管(2)和一开套管(1)之间形成环腔(28)；
所述排浆管(13)与所述环腔(28)连通；
所述注浆管(24)安装在所述二开套管(2)上。
2.根据权利要求1所述的注浆井口装置，其特征在于，所述排浆管(13)上设置有排浆阀(12)和第一压力表(11)；
所述二开套管(2)通过连接件(25)可拆卸地安装在所述一开套管(1)的内侧。
3.根据权利要求1或2所述的注浆井口装置，其特征在于，所述注浆管(24)上设置有注浆阀(22)。
4.根据权利要求3所述的注浆井口装置，其特征在于，还包括第二压力表(21)，所述第二压力表(21)设置在所述注浆管(24)上或者设置在二开套管(2)上。
5.根据权利要求1所述的注浆井口装置，其特征在于，所述环腔(28)下侧设置有下开口(281)；
所述二开套管(2)在其底角(26)和环腔(28)之间设置有割管位(27)。
6.一种如权利要求1-5任一项所述注浆井口装置的作业方法，其特征在于，包括以下步骤：
将一开套管(1)安装在主孔上，通过二开套管(2)对第一含水层进行注浆治理；
判断所述环腔(28)是否出现返浆；
若是，通过排浆管(13)向环腔(28)内通入水或空气；
若否，通过注浆管(24)向二开套管(2)内通入浆液，对灰岩含水层进行治理。
7.根据权利要求6所述的作业方法，其特征在于，通过声波测井法检测所述环腔(28)是否出现返浆或者检测所述环腔(28)是否有浆液残留。
8.根据权利要求6所述的作业方法，其特征在于，通过排浆管(13)向环腔(28)内通入水或空气时，关闭注浆管(24)。
9.根据权利要求6所述的作业方法，其特征在于，向二开套管(2)内通入浆液期间，定期向通过排浆管(13)向环腔(28)内通入水或空气。
10.根据权利要求6所述的作业方法，其特征在于，所述灰岩含水层包括第一含水层和第二含水层，多含水层治理的方法包括：
若第一含水层注浆完毕，从所述二开套管(2)的割管位(27)割开二开套管(2)；
拔出残留在第一套管(1)上的二开套管(2)后，安装另一二开套管(2)对第二含水层进行治理。
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