一种井钻过程中强含水层封闭装置的制作方法

1.本实用新型涉及竖井涌水层封堵技术领域，更具体的说，涉及一种井钻过程中强含水层封闭装置。


背景技术：

2.在承压水层中钻进时,因钻孔内液柱压力不足,常会造成钻孔涌水现象的产生，孔内涌水,不仅影响正常钻进,还会使泥浆结构破坏,性能改变，严重时会导致孔壁坍塌，在透水性强的岩层中钻进,易发生渗透性漏失或涌水，现有的涌水封堵装置，例如专利号为cn202020395312.8专利名称为一种用于封堵钻孔涌水的双液注浆封堵装置的专利；该对比专利具有以下缺陷，1、注浆后的浆液暂时处于流体的状态，会回流到竖井内，影响浆液的固化；2、该注浆方式不能够在涌水形成有效的防护墙，在封堵后的易垮塌。


技术实现要素：

3.针对以上缺陷，本实用新型提供一种井钻过程中强含水层封闭装置，解决上述问题。
4.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种井钻过程中强含水层封闭装置，包括钻井、涌水层、钻机、注浆设备、浆液和注浆管，所述涌水层位于钻井下方，所述钻机位于地面上，所述注浆管插入钻井，所述钻机输出端安装有连接管，所述浆液位于注浆设备内，所述连接管下端设有注浆扩口机构，所述注浆管下端安装有注浆稳定机构；
6.所述注浆扩口机构包括支撑管一、合金刀头、撑开组件，所述支撑管与连接管固定连接，所述合金刀头安装在撑开组件上，所述撑开组件带动合金刀头张开，合金刀头对涌水层切割，钻井内壁形成环形槽；
7.所述注浆稳定机构包括支撑管二、出浆部，所述支撑管二与注浆管固定连接且处于连通的状态，出浆部安装在支撑管二下端，出浆部外壁与环形槽之间形成环形腔体，出浆部将浆液注入到环形腔体和涌水层内。
8.进一步的，所述撑开组件包括安装在支撑管一下端的摆动杆，摆动杆设有多个且呈环形排列，摆动杆上端与支撑管铰接，支撑管一下端中心处安装有液压杆，液压杆伸缩端安装有连杆，连杆上端与液压杆铰接，连杆下端与摆动杆铰接，所述合金刀头与摆动杆固定连接。
9.进一步的，所述支撑管一上端安装有限位管，限位管外表面设有耐磨涂层。
10.进一步的，所述出浆部包括安装在支撑管二下端的封闭圆柱，支撑管二穿过封闭圆柱，封闭圆柱与支撑管二之间安装有出浆管，出浆管一端连通支撑管二，出浆管另一端伸出封闭圆柱。
11.进一步的，所述支撑管二下端安装有定型筒。
12.本实用新型的有益效果是：通过出浆部的结构特性，在注浆时可有效避免浆液回
流到竖井内，提高浆液的固化速度；
13.通过出浆部配合注浆扩口机构的作用，使涌水层的位置形成防护墙（环形槽位置填充的浆液），增加涌水层位置的结构强度，不易垮塌，提高封堵质量。
附图说明
14.图1是本实用新型所述一种井钻过程中强含水层封闭装置的结构示意图；
15.图2是注浆稳定机构的示意图；
16.图3是撑开组件的示意图；
17.图4是出浆部的示意图；
18.图中，1、钻井；2、涌水层；3、钻机；4、注浆设备；5、浆液；6、注浆管；7、连接管；8、支撑管一；9、合金刀头；10、环形槽；11、支撑管二；12、环形腔体；13、摆动杆；14、液压杆；15、连杆；16、限位管；17、封闭圆柱；18、出浆管；19、定型筒。
具体实施方式
19.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
20.本技术实施例提供一种井钻过程中强含水层封闭装置，请参考图1-图4：包括钻井1、涌水层2、钻机3、注浆设备4、浆液5和注浆管6，涌水层2位于钻井1下方，钻机3位于地面上，注浆管6插入钻井1，钻机3输出端安装有连接管7，浆液5位于注浆设备4内，连接管7下端设有注浆扩口机构，注浆管6下端安装有注浆稳定机构；
21.注浆扩口机构包括支撑管一8、合金刀头9、撑开组件，支撑管与连接管7固定连接，合金刀头9安装在撑开组件上，撑开组件带动合金刀头9张开，合金刀头9对涌水层2切割，钻井1内壁形成环形槽10；
22.注浆稳定机构包括支撑管二11、出浆部，支撑管二11与注浆管6固定连接且处于连通的状态，出浆部安装在支撑管二11下端，出浆部外壁与环形槽10之间形成环形腔体12，出浆部将浆液5注入到环形腔体12和涌水层2内。
23.具体在实际应用中，注浆设备4和钻机3属于现有技术，故不做详细描述，初步工作先控制钻机3工作，钻机3向下钻孔，当出现涌水层2时，在控制钻机3往下钻探一定距离，之后钻机3将连接管7抽出将支撑管一8与连接管7固定，在控制钻机3使合金刀头9和撑开组件移动到涌水层2上方，之后控制撑开组件工作，撑开组件带动合金刀头9张开，合金刀头9并接触到钻井1内壁，同时控制钻机3转动，带动合金刀头9转动，随着合金刀头9张开配合钻机3的转动和向下延伸，可将涌水层2的位置形成环形槽10，为以后的注浆操作留有空间；
24.之后控制钻机3工作将撑开组件抽出；控制注浆设备4工作将注浆管6伸入到钻井1内，最终使出浆部移动到环形槽10的位置，控制注浆设备4工作，使浆液5通过注浆管6、支撑管二11、出浆部流动到环形槽10和涌水层2的位置，当达到注浆压力达到指定压力时，停止注浆，此时部分浆液5填充在环形槽10的位置，实现注浆的目的；
25.浆液5凝固一定时间之后，在涌水层2形成环形的固体浆液，提高封堵结构强度。
26.参照说明书附图1、说明书附图2、说明书附图3，撑开组件包括安装在支撑管一8下端的摆动杆13，摆动杆13设有多个且呈环形排列，摆动杆13上端与支撑管铰接，支撑管一8下端中心处安装有液压杆14，液压杆14伸缩端安装有连杆15，连杆15上端与液压杆14铰接，连杆15下端与摆动杆13铰接，合金刀头9与摆动杆13固定连接。
27.具体在实际应用中，需要撑开组件工作时，控住液压杆14伸长，液压杆14伸长带动连杆15向下移动，连杆15的下端向外侧推动摆动杆13，摆动杆13的下端带动合金刀头9向钻井1内壁移动，实现配合钻机3的工作实现对钻井1内壁削切的目的；
28.摆动杆13与支撑管一8的铰接方式为合页铰接，摆动杆13只能在单一方向上摆动。
29.参照说明书附图1、说明书附图2、说明书附图3，支撑管一8上端安装有限位管16，限位管16外表面设有耐磨涂层。
30.具体在实际应用中，通过限位管16的作用可防止支撑管一8在转动时发生较大摆动，耐磨涂层可增加限位管16的使用寿命。
31.参照说明书附图1、说明书附图2、说明书附图3，出浆部包括安装在支撑管二11下端的封闭圆柱17，支撑管二11穿过封闭圆柱17，封闭圆柱17与支撑管二11之间安装有出浆管18，出浆管18一端连通支撑管二11，出浆管18另一端伸出封闭圆柱17。
32.具体在实际应用中，封闭圆柱17的直径小于钻井1的内径，支撑管二11内的浆液通过多个出浆管18向环形槽10内浇注，通过封闭圆柱17的侧壁，可有效避免浆液5向钻井1内排出。
33.参照说明书附图1、说明书附图2、说明书附图3，支撑管二11下端安装有定型筒19。
34.具体在实际应用中，注浆完成后，可通过注浆设备4提升定型筒19，定型筒19移动到环形槽10的位置，通过定型筒19的作用可使成型后的浆液的内壁更加光滑。
35.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
36.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。