钻井装置及钻井方法与流程

1.本发明涉及钻井设备领域，尤其涉及一种钻井装置及钻井方法。


背景技术：

2.目前许多建筑工程都需要在地面上进行钻井处理，目前常用的钻井设备在地面钻井时需要将地面上的泥土摩擦打碎(所采用的钻头如专利cn2019103955553中所示)，由于在打碎土壤的过程中需要不断地将土壤打碎，而打碎土壤的过程中会产生大量的热量，为了给钻头降温，需要不断的补充水来进行降温润滑，以钻一口20米深的圆井为例，目前的钻井的方法需要将这个20米沈的圆井内的土壤全部打碎，且由于在打碎的过程中是在喷水降温的，所以实际上打碎之后的得到的是污浊的泥浆，而泥浆又必须用泵抽走，所以这种钻井方法存在一个缺陷，即钻井的能耗非常高。


技术实现要素：

3.本发明针对上述问题，提出了一种钻井装置及钻井方法。
4.本发明采取的技术方案如下：
5.一种钻井装置，包括钻头以及支撑座，所述钻头为环状的钻头，所述支撑座为环状的支撑座，所述支撑座与钻头之间通过齿轮转动配合在一起，所述支撑座的内侧环壁上设置有排浆管。
6.本装置中，支撑座位于钻头的上方，钻头转动，钻头转动可以将钻头下方的泥土打碎成碎块，排浆管可以源源不断地将补入水将泥溶解成泥浆，而后再将泥浆源源不断地抽走，最终本种钻井装置可以钻成一个环形的凹槽，当这个环形的凹槽内放置如环形的钢筋混凝土环(可以称之为井环)之后，可以直接将中间部分的泥土在干态下挖出，无需将全部泥浆打碎，挖井时能耗更低，泥浆产生量少。
7.可选的，还包括液压泵，所述液压泵设置在支撑座上，所述液压泵用于驱动齿轮运转。
8.可选的，所述钻头与支撑座之间设置有轴承。
9.轴承的作用是为了减少钻头在转动时受到的摩擦阻力。
10.可选的，所述轴承为水平轴承。
11.可选的，所述钻头与支撑座之间设置有密封圈。
12.因为钻头与支撑座之间设置有齿轮以及液压泵等零件，为了保证齿轮与液压泵在钻进过程中不会被泥浆污染。
13.可选的，所述排浆管有多根，且排浆管在支撑座的内壁上等距分布。
14.设置多根排浆管的作用是便于快速向钻头处补充水并及时抽走泥浆。
15.可选的，所示支撑座的内壁上设置有圆环状的钢板。
16.因为支撑座上需要放置钢筋混个凝土浇筑的井环，所以在支撑座的内壁上设置圆环状的钢板，钢板可以起到支撑井环的作用，且钢板可以不断地焊接加长。
17.上述钻井装置的钻井方法，包括如下步骤
18.第一步开挖步骤：在地面上开挖圆环形的预挖槽；
19.开挖预挖槽的作用是便于放置支撑座以及钻头；
20.第二步钻进步骤：钻头开始转动，进一步将预挖槽进一步挖深成掘进槽；
21.钻进的过程即为将预挖槽挖深的过程。
22.第三步叠设步骤：在支撑座上放置井环，井环用于填充掘进槽，井环呈圆环状，井环内外均为泥土；
23.井环的作用是起到支撑内外土壤的作用，避免内外土壤坍塌。
24.第四步取土步骤：将井环内的泥土挖走。
25.将井环内的土壤取走即完成了整个井的钻挖工作，将井环内土壤挖走之后，即玩完成了整个土体的开挖工作。
26.上述开挖过程中需要打碎并以泥浆形式抽走的土壤只有预挖槽以及掘进槽内的泥土，其他土壤可以在干态下以人工或者机械挖掘的方式直接挖走，所以本种挖掘方式只需打碎少量的泥土，所以本种挖掘方式能耗相对较低，且产生的泥浆更少，开挖过程中所需的泥浆更少。
27.可选的，在钻进步骤中，不断地向钻头处补充水，并且将钻头处的泥浆抽走。
28.水的作用一则是充当打碎过程中的润滑液，二则是起到将泥土溶解成泥浆的作用。
29.可选的，在向之支撑座上放置井环前，先在预挖槽周围开挖维护槽，维护槽呈圆环形，开挖完维护槽之后，再向维护槽内放置维护挡环圈，所述维护挡环圈的内径大于支撑座的外径。
30.设置维护挡环圈的目的是为了确保在放置井环时更加顺利，具体井环是由钢筋混凝土浇筑而成。
31.可选的，所述预挖槽的槽深大于钻头长度以及支撑座的长度和。
32.可选的，所述掘进槽的槽深不超过35米。
33.可选的，所述井环有多个，且井环、支撑座以及钻头的中轴线相重合。
34.本发明的有益效果是：在钻井时无需将所有的泥土的都打碎成泥浆，钻井过程中能耗相对较低，且钻井过程中泥浆的产生量相对较小。
附图说明：
35.图1是钻井装置的结构示意简图，
36.图2是图1中a处的放大示意简图，
37.图3是钻井装置开始钻井时的位置示意图，
38.图4是钻井装置完成钻井后的位置示意图。
39.图中各附图标记为：1、钻头；2、钢板；3、排浆管；4、支撑座；5、液压泵；6、轴承；7、密封圈；8、齿轮；9、维护挡环圈；10、泥土；11、井环。
具体实施方式：
40.下面结合各附图，对本发明做详细描述。
41.实施例1
42.如附图1及附图2所示，一种钻井装置，包括钻头1以及支撑座4，钻头1为环状的钻头1，支撑座4为环状的支撑座4，支撑座4与钻头1之间通过齿轮8转动配合在一起，支撑座4的内侧环壁上设置有排浆管3。
43.本装置中，支撑座4位于钻头1的上方，钻头1转动，钻头1转动可以将钻头1下方的泥土10打碎成碎块，排浆管3可以源源不断地将补入水将泥溶解成泥浆，而后再将泥浆源源不断地抽走，最终本种钻井装置可以钻成一个环形的凹槽，当这个环形的凹槽内放置如环形的钢筋混凝土环(可以称之为井环11)之后，可以直接将中间部分的泥土10在干态下挖出，无需将全部泥浆打碎，挖井时能耗更低，泥浆产生量少。
44.如附图1及附图2所示，还包括液压泵5，液压泵5设置在支撑座4上，液压泵5用于驱动齿轮8运转。
45.如附图1及附图2所示，钻头1与支撑座4之间设置有轴承6。
46.轴承6的作用是为了减少钻头1在转动时受到的摩擦阻力。
47.如附图1及附图2所示，轴承6为水平轴承6。
48.如附图1及附图2所示，钻头1与支撑座4之间设置有密封圈7。
49.因为钻头1与支撑座4之间设置有齿轮8以及液压泵5等零件，为了保证齿轮8与液压泵5在钻进过程中不会被泥浆污染。
50.如附图1及附图2所示，排浆管3有多根，且排浆管3在支撑座4的内壁上等距分布。
51.设置多根排浆管3的作用是便于快速向钻头1处补充水并及时抽走泥浆。
52.如附图1及附图2所示，所示支撑座4的内壁上设置有圆环状的钢板2。
53.因为支撑座4上需要放置钢筋混个凝土浇筑的井环11，所以在支撑座4的内壁上设置圆环状的钢板2，钢板2可以起到支撑井环11的作用，且钢板2可以不断地焊接加长。
54.实施例2
55.一种钻井方法，需要使用到如实施例1所示的钻井装置
56.s1(开挖步骤)：在地面上开挖圆环形的预挖槽；
57.开挖预挖槽的作用是便于放置支撑座4以及钻头1；
58.s2(钻进步骤)：钻头1开始转动，进一步将预挖槽进一步挖深成掘进槽；
59.钻进的过程即为将预挖槽挖深的过程。
60.s3：先在预挖槽周围开挖维护槽，维护槽呈圆环形，开挖完维护槽之后，再向维护槽内放置维护挡环圈9，维护挡环圈9的内径大于支撑座4的外径。
61.设置维护挡环圈9的目的是为了确保在放置井环11时更加顺利，具体井环11是由钢筋混凝土浇筑而成。
62.s4(叠设步骤)：在支撑座4上放置井环11，井环11用于填充掘进槽，井环11呈圆环状，井环11内外均为泥土10；
63.井环11的作用是起到支撑内外土壤的作用，避免内外土壤坍塌。
64.s5(取土步骤)：将井环11内的泥土10挖走。
65.将井环11内的土壤取走即完成了整个井的钻挖工作，将井环11内土壤挖走之后，即玩完成了整个土体的开挖工作。
66.上述开挖过程中需要打碎并以泥浆形式抽走的土壤只有预挖槽以及掘进槽内的
泥土10，其他土壤可以在干态下以人工或者机械挖掘的方式直接挖走，所以本种挖掘方式只需打碎少量的泥土10，所以本种挖掘方式能耗相对较低，且产生的泥浆更少，开挖过程中所需的泥浆更少。
67.在钻进步骤中，不断地向钻头1处补充水，并且将钻头1处的泥浆抽走。
68.水的作用一则是充当打碎过程中的润滑液，二则是起到将泥土10溶解成泥浆的作用。
69.在向之支撑座4上放置井环11前，
70.预挖槽的槽深大于钻头1长度以及支撑座4的长度和。
71.掘进槽的槽深不超过35米。
72.本实施例中，刚开始挖掘时的状态如附图3所示，钻头1与支撑座4距离地表的距离都比较近，当完成下钻工作后，如附图4所示，钻头1与支撑座4距离地表的距离都比较远，此时可以利用挖掘机将井环11内的泥土10在干态下挖出即可，无需打碎后以泥浆的形式抽出，所以整个开挖过程中能耗相对较低，且开挖过程中泥浆的产生量脚下，由于采用了液压泵5作为动力，整个钻井装置的体积也相对较小。
73.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。