一种快速形成滤网段的钻杆及其使用方法

1.本发明涉及钻井设备领域，尤其涉及一种快速形成滤网段的钻杆及其使用方法。


背景技术：

2.在基坑开挖时，施工需要干燥的作业面，同时为保证施工安全，开挖前往往需要降水工程，所以基坑工程的降水井装置不可或缺，随着基坑开挖深度不断扩大，传统落底式止水帷幕出现工期长、造价高、施工质量无法保证等现象，为节省工程造价及减少工期，常采用悬挂式止水帷幕，悬挂式止水帷幕并未插入至隔水层，降水期间，坑外地下水将绕过止水帷幕进入坑内，基坑内有出现突涌的风险，对于坑外，需要进行减压降水，使得基坑底板下降到安全水头以下。
3.实际工程中，基坑的止水帷幕或隧道管片等结构会因质量因素、意外原因等出现渗漏灾害，治理渗漏灾害时，需要通过注浆等其他技术对渗漏处进行封堵，为减少渗漏的水量，同时配合封堵，减小隧道或基坑的内外水头差，也需要对渗漏点附近进行降水减压，一般称为抢险减压降水井，对于抢险减压井，其成井速度、成井质量对于渗漏灾害的治理尤为重要。
4.传统的降水井成井技术采用泥浆护壁，钻机钻孔的方式，按阶段可分为测放井位、安装钻机、钻机成孔、清空换浆、下放井管、围填滤料及黏土球、洗井等过程，其工序繁琐，成井时间长。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：为了解决成井速度慢的问题，本发明提供了一种快速形成滤网段的钻杆及其使用方法来解决上述问题。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速形成滤网段的钻杆，包括钻头、嵌套钻杆和一体化钻杆，所述钻头、嵌套钻杆和一体化钻杆由下至上依次连接，所述钻头、嵌套钻杆和一体化钻杆的轴心处相互连通；所述嵌套钻杆包括内芯和外芯，所述外芯套设在所述内芯上，所述钻头连接所述外芯，所述一体化钻杆连接所述内芯，所述外芯的管壁上均匀布设有多个孔眼。
7.作为优选，所述外芯的靠近顶部的位置开设有卡槽，所述内芯的靠近顶部的位置设置有卡凸，所述卡凸能够与所述卡槽相互卡接。
8.作为优选，所述卡槽为“l”形开口槽，所述卡凸能够从卡槽的开口处进入卡槽内与卡槽卡接。
9.作为优选，所述钻头的底部中心设置有反水器。
10.作为优选，所述反水器单向开启并且与浆液流动方向保持一致。
11.作为优选，所述钻头的中心具有钻头轴心管，所述钻头轴心管连通所述外芯，所述反水器安装在所述钻头轴心管内，所述钻头轴心管的管壁上固定有用于钻孔的飞翼。
12.作为优选，所述一体化钻杆的上端固定有连接头，所述一体化钻杆的下端设置有
用于和连接头配合的卡扣，多个一体化钻杆能够通过连接头和卡扣相互连接。
13.作为优选，所述卡扣为螺丝纹扣，所述连接头内对应所述螺丝纹扣开设内螺纹。
14.作为优选，所述内芯的顶部通过所述连接头和卡扣连接一体化钻杆的底部。
15.一种快速形成滤网段的钻杆的使用方法，包括上述的快速形成滤网段的钻杆，还包括以下步骤：s1、根据地勘资料明确场地典型的土层分布，并根据土层分布来确定内芯和外芯的长度；s2、钻头与外芯连接，内芯嵌套在外芯内；s3、钻机于指定位置成孔，钻头携嵌套钻杆下钻；s4、继续下钻，依次从下至上，增加一体化钻杆，直至嵌套钻杆抵达目标降水的含水层；s5、操作钻机反向旋转钻杆，使内芯的卡凸与外芯的卡槽相互分离，上拔一体化钻杆，内芯脱离外芯向上，直至内芯底部与外芯顶部相互接触；s6、一体化钻杆和内芯形成降水井井管，外芯形成降水井滤网段，钻头和反水器形成降水井封底；s7、降水井井管内下放抽水水泵，降水井正常工作；s8、降水井使用完毕后，将一体化钻杆、内芯、外芯和钻头拔出回收，冲洗后可再次使用。
16.本发明的有益效果是，其一，设置有嵌套钻杆，在钻井时使嵌套钻杆的内芯和外芯相互固定，提升嵌套钻杆的强度，同时配合反水器使浆液在嵌套钻杆内单向流动形成浆液循环，以满足钻井时的工艺要求。
17.其二，外芯管壁上开设有孔眼，钻井完成后，上拔内芯使孔眼能够导通，地下水经过孔眼过滤后进入外芯内，此时一体化钻杆和内芯连通形成降水井井管，外芯形成滤网段保持降水井内清洁，钻头和反水器形成降水井封底，防止泥沙上涌污染降水井，进而简化了传统成井施工工序，如填滤料、封顶等，缩短了成井施工的时间。
附图说明
18.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
19.图1是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的最优实施例的装配示意图；图2是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的钻头结构侧视图；图3是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的钻头结构仰视图；图4是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的钻头结构俯视图；图5是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的外芯的结构示意图；图6是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的外芯的上部详图；图7是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的内芯的结构示意图；图8是本发明一种快速形成滤网段的钻杆的一体化钻杆的结构示意图。
20.附图标记：1、钻头；2、外芯；3、内芯；4、一体化钻杆；5、飞翼；6、钻头轴心管；7、反水器；8、卡槽；9、孔眼；10、卡凸；11、连接头；12、卡扣。
具体实施方式
21.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
22.如图1至图8所示，本发明提供了一种快速形成滤网段的钻杆及其使用方法的实施例，包括钻头1、嵌套钻杆和一体化钻杆4，钻头1、嵌套钻杆和一体化钻杆4由下至上依次连接，钻头1、嵌套钻杆和一体化钻杆4的轴心处相互连通，钻头1的底部中心设置有反水器7，反水器7单向开启并且与浆液流动方向保持一致，使钻井过程中的浆液能够在钻头1、嵌套钻杆和一体化钻杆4内单向循环流动；嵌套钻杆包括内芯3和外芯2，内芯3和外芯2的材料为钢材，外芯2套设在内芯3上，钻头1连接外芯2，一体化钻杆4连接内芯3，外芯2的管壁上均匀布设有多个孔眼9，孔眼9采用圆形孔眼9，使孔眼9受力更加均匀，避免井下的高压环境撕裂孔眼9，孔眼9的目数符合常规降水井滤网段的孔隙率要求，保证地下水流可自由通过外芯2的圆形孔眼9进入外芯2、内芯3和一体化钻杆4内。
23.外芯2的靠近顶部的位置开设有卡槽8，内芯3的靠近顶部的位置设置有卡凸10，卡凸10能够与卡槽8相互卡接，对嵌套在一起的内芯3和外芯2进行固定，使钻机下钻过程中，内芯3与外芯2相互接触传递动力，在钻孔过程中，内芯3和外芯2保持嵌套状态，外芯2上的孔眼9被内芯3封堵，内芯3无孔眼9，钻孔时外部的浆液从单向开启的反水器7进入到外芯2、内芯3和一体化钻杆4内，保障钻井的浆液循环正常进行；卡槽8为“l”形开口槽，卡凸10能够从卡槽8的开口处进入卡槽8内与卡槽8卡接，在需要对内芯3和外芯2进行卡接时，首先将卡凸10从卡槽8的开口处推入卡槽8内，之后正向旋转内芯3，使卡凸10进入卡槽8的弯角处，完成卡接动作；当需要解除内芯3和外芯2的卡接状态时，反向旋转内芯3，使卡凸10脱离卡槽8的弯角处，再上拔内芯3，即可使卡凸10从卡槽8的开口处脱离卡槽8，在钻井操作完成后，反向旋转一体化钻杆4带动内芯3转动，使内芯3和外芯2解除卡接状态，之后上拔一体化钻杆4，带动内芯3向上移动，直至内芯3的底部与外芯2的顶部相互接触，此时一体化钻杆4、内芯3相互连通并形成降水井井管，对施工完成的降水井内壁进行支撑，外芯2与内芯3连通形成降水井滤网段，钻头1和反水器7对外芯2底部进行封堵形成降水井封底，防止泥沙上涌污染降水井，此时地下水仅通过外芯2管壁上的孔眼9进入外芯2内，通过外芯2对地下水进行过滤，同时保持降水井与外部连通，一体化钻杆4、内芯3和外芯2的内径大小可容许常规水泵机具进入，向降水井井管中下放抽水水泵，保障降水井正常工作。
24.钻头1的中心具有钻头轴心管6，钻头轴心管6连通外芯2，反水器7安装在钻头轴心管6内，钻头轴心管6的管壁上固定有用于钻孔的飞翼5。
25.一体化钻杆4的上端固定有连接头11，一体化钻杆4的下端设置有用于和连接头11配合的卡扣12，多个一体化钻杆4能够通过连接头11和卡扣12相互连接，在本实施例中，卡扣12为螺丝纹扣，连接头11内对应螺丝纹扣开设内螺纹，卡扣12与连接头11采用螺纹连接的方式，使一体化钻杆4在钻井的过程中，通过旋转一体化钻杆4，即可使螺纹能够紧密的连接，避免钻井过程中产生松脱，操作简单，在其他实施例中，连接头11与卡扣12还可以采用管夹夹持或卡扣12与凹槽配合的方式进行连接，但连接过程更为繁琐不易操作，因此本实
施例中采用螺纹连接的方式为最优实施例。
26.内芯3的顶部通过连接头11和卡扣12连接一体化钻杆4的底部，连接头11固定在内芯3的顶部，使内芯3能够与任一个一体化钻杆4底部的卡扣12进行连接，简化了安装内芯3所需的结构。
27.一种快速形成滤网段的钻杆的使用方法，包括上述的快速形成滤网段的钻杆，还包括以下步骤：s1、根据地勘资料明确场地典型的土层分布，并根据土层分布来确定内芯3和外芯2的长度；s2、钻头1与外芯2连接，内芯3嵌套在外芯2内，内芯3通过卡凸10与外芯2的卡槽8卡接固定；s3、钻机于指定位置成孔，钻头1携嵌套钻杆下钻；s4、继续下钻，依次从下至上，增加一体化钻杆4，直至嵌套钻杆抵达目标降水的含水层；s5、操作钻机反向旋转钻杆，使内芯3的卡凸10与外芯2的卡槽8相互分离，上拔一体化钻杆4，内芯3脱离外芯2向上，直至内芯3底部与外芯2顶部相互接触；s6、一体化钻杆4和内芯3连通形成降水井井管，外芯2形成降水井滤网段并连通内芯3，钻头1和反水器7形成降水井封底，地下水能够通过滤网段进入降水井中；s7、降水井井管内下放抽水水泵，降水井正常工作；s8、降水井使用完毕后，将一体化钻杆4、内芯3、外芯2和钻头1拔出回收，冲洗后可再次使用，降低了设备的使用成本。
28.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
29.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。