水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及工程地质勘察技术领域，尤其涉及水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置及其使用方法。


背景技术：

2.水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工工程中。当前水平定向钻进技术同样尝试应用于工程地质勘察，特别是针对高海拔、大埋深隧道勘察，具有非常好的应用前景。
3.然而通过水平定向钻进技术直接获得的水平勘察孔，孔内除了被泥浆污染外，还含有大量的岩屑和部分岩块存在。此种环境根本无法满足后续孔内测试的要求，而且若岩屑不清理干净，对测试仪器顺利送入孔内会造成阻碍，也加大了测试仪器损坏的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置及其使用方法，可以实现钻孔全断面清洗，为后续孔内测试顺利采集到钻孔地质信息提供有利条件，确保成功进行水平孔工程地质勘察。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置，包括喷头体以及两组反洗喷环和锁紧环；
7.所述喷头体为圆柱结构，喷头体一端设有钻杆接头槽，钻杆接头槽用于将喷头体与钻杆连接，喷头体中设有与钻杆接头槽连通的喷头内腔，喷头体外壁上沿轴向设有两喷孔且每一喷孔均与喷头内腔连通，喷头体外壁上位于喷孔两侧分别设有限位环和外螺纹；
8.所述反洗喷环为环状结构，反洗喷环的一端为圆台状，形成反洗斜面，反洗喷环的内径与喷头体的外径匹配，反洗喷环内壁上沿环向设有出液槽，出液槽与反洗斜面之间设有若干喷液通道；
9.所述锁紧环为环状结构，锁紧环内壁上设有与喷头体外壁上所设外螺纹相匹配的内螺纹；
10.两反洗喷环均同向套设在喷头体上并通过两锁紧环分别抵紧在两限位环上，且两反洗喷环的出液槽分别与两喷孔连通，每一反洗喷环具有反洗斜面一端与喷头体设有钻杆接头槽一端的距离小于其另一端与喷头体设有钻杆接头槽一端的距离，每一反洗喷环与限位环和锁紧环之间均设有密封垫片。
11.进一步的，所述限位环与喷头体为一体成型结构，且其一喷孔两侧所设限位环和外螺纹沿喷头体轴向的位置顺序与另一喷孔两侧所设限位环和外螺纹沿喷头体轴向的位置顺序相反。
12.进一步的，每一喷液通道位于反洗斜面上的开口上均设有喷嘴，喷嘴为梯形结构
且其与反洗斜面接触一端的宽度大于其远离反洗斜面一端的宽度。
13.进一步的，所述锁紧环外壁上设有防滑纹。
14.进一步的，所述喷头内腔由钻杆接头槽向内为直径减小的变径结构。
15.进一步的，所述反洗喷环上反洗斜面的倾斜角度为45
°
。
16.水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置的使用方法，包括以下步骤：通过喷头体一端所设钻杆接头槽将该装置与水平定向钻机的钻杆紧密连接，随后通过水平定向钻机将该装置送至孔底，再由钻杆输送清洗液至喷头体形成反向高压射流，同时通过水平定向钻机使该装置从孔底往孔口行进，并持续转动，该装置在行走过程中将泥浆、岩屑及部分岩块往孔口方向推移，直至钻孔全断面被清洗干净，结束清洁。
17.本发明的有益效果为：
18.该反向洗孔装置先通过水平定向钻机送至孔底，再由钻杆输送清洗液至喷头体形成高压射流，最后从孔底往孔口行进，并在行走过程中将泥浆、岩屑及部分岩块往孔口方向推移，直至钻孔全断面被清洗干净，可以实现钻孔全断面清洗，为后续孔内测试顺利采集到钻孔地质信息提供有利条件，确保成功进行水平孔工程地质勘察。其中，在喷头体上沿轴向设计两组反洗喷环，在前一组反洗喷环进行初步清洗，在后一组反洗喷环进行加强清洗，双重清洗将极大提高清洗效果。此外，将反洗喷环与喷头体设计为可拆卸连接，一方面，针对不同直径的钻孔仅需替换对应直径的反洗喷环，也就是说，同一喷头体配套多个不同直径的反洗喷环即可适用于各种工况，适用范围更广，另一方面，装置可以拆分清洗，利于后期开展维护保养工作。
附图说明
19.图1为本发明反向洗孔装置的结构示意图；
20.图2为本发明喷头体的结构示意图；
21.图3为本发明反洗喷环的结构示意图(剖面)；
22.图4为本发明反洗喷环的结构示意图(无喷嘴)；
23.图5为本发明反洗喷环的结构示意图(有喷嘴)。
24.标注说明：1、喷头体，1-1、钻杆接头槽，1-2、喷头内腔，1-3、喷孔，1-4、外螺纹，2、反洗喷环，2-1、出液槽，2-2、喷液通道，3、限位环，4、锁紧环，5、喷嘴。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作进一步说明。
26.请参阅图1-4所示，水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置，包括喷头体1以及两组反洗喷环2和锁紧环4，具体结构如下：
27.喷头体1为圆柱结构，喷头体1一端设有钻杆接头槽1-1，钻杆接头槽1-1用于将喷头体1与钻杆连接，喷头体1中设有与钻杆接头槽1-1连通的喷头内腔1-2，喷头体1外壁上沿轴向设有两喷孔1-3且每一喷孔1-3均与喷头内腔1-2连通，喷头体1外壁上位于喷孔1-3两侧分别设有限位环3和外螺纹1-4。优选的是，喷头内腔1-2由钻杆接头槽1-1向内为直径减小的变径结构，从而增加流体压力；
28.反洗喷环2为环状结构，反洗喷环2的一端为圆台状，形成反洗斜面，反洗喷环2的
内径与喷头体1的外径匹配，反洗喷环2内壁上沿环向设有出液槽2-1，出液槽2-1与反洗斜面之间设有若干喷液通道2-2。优选的是，反洗喷环2上反洗斜面的倾斜角度为45
°
。
29.锁紧环4为环状结构，锁紧环4内壁上设有与喷头体1外壁上所设外螺纹1-4相匹配的内螺纹(图中未示出)。优选的是，锁紧环4外壁上设有防滑纹，利于转动锁紧环4；
30.两反洗喷环2均同向套设在喷头体1上并通过两锁紧环4分别抵紧在两限位环3上，且两反洗喷环2的出液槽2-1分别与两喷孔1-3连通，每一反洗喷环2具有反洗斜面一端与喷头体1设有钻杆接头槽1-1一端的距离小于其另一端与喷头体1设有钻杆接头槽1-1一端的距离，每一反洗喷环2与限位环3和锁紧环4之间均设有密封垫片(图中未示出)。
31.上述技术方案中，限位环3与喷头体1为一体成型结构，且其一喷孔1-3两侧所设限位环3和外螺纹1-4沿喷头体1轴向的位置顺序与另一喷孔1-3两侧所设限位环3和外螺纹1-4沿喷头体1轴向的位置顺序相反。按照上述设计，两反洗喷环2分别从喷头体1两端装配至喷头体1上，互相之间不存在结构干扰。
32.请参阅图5所示，作为其中一个实施例，每一喷液通道2-2位于反洗斜面上的开口上均设有喷嘴5，喷嘴5为梯形结构且其与反洗斜面接触一端的宽度大于其远离反洗斜面一端的宽度。一般的，喷嘴5为等腰梯形结构。增设梯形结构的喷嘴5后，喷液通道2-2输出的清洗液经过喷嘴5后，将形成扇形液流，继而增加反洗喷环2的环喷覆盖范围。
33.根据上述技术方案，该水平定向钻进工程地质勘察反向洗孔装置的使用方法如下：通过喷头体1一端所设钻杆接头槽1-1将该装置与水平定向钻机的钻杆紧密连接，随后通过水平定向钻机将该装置送至孔底，再由钻杆输送清洗液至喷头体1形成反向高压射流，同时通过水平定向钻机使该装置从孔底往孔口行进，并持续转动，该装置在行走过程中将泥浆、岩屑及部分岩块往孔口方向推移，直至钻孔全断面被清洗干净，结束清洁。
34.其中，在喷头体1上沿轴向设计两组反洗喷环2，在前一组反洗喷环2进行初步清洗，在后一组反洗喷环2进行加强清洗，双重清洗将极大提高清洗效果。此外，将反洗喷环2与喷头体1设计为可拆卸连接，一方面，针对不同直径的钻孔仅需替换对应直径的反洗喷环2，也就是说，同一喷头体1配套多个不同直径的反洗喷环2即可适用于各种工况，适用范围更广，另一方面，装置可以拆分清洗，利于后期开展维护保养工作。
35.总的来说，本发明可以实现钻孔全断面清洗，为后续孔内测试顺利采集到钻孔地质信息提供有利条件，确保成功进行水平孔工程地质勘察。
36.当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。