專利名稱：鉆探孔壁塑造成型器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆探孔壁塑造成型器。
背景技術(shù)：
地質(zhì)勘探、石油鉆井、工程勘察及其它鉆探工程鉆進(jìn)作業(yè)中，鉆孔復(fù)雜地層孔壁支護(hù)技術(shù)是一大難題。大多數(shù)情況下都采用泥漿護(hù)壁，但是在某些復(fù)雜地層，單純采用泥漿護(hù)壁很難滿足要求；下套管可以達(dá)到封隔復(fù)雜孔段的目的，但是每下入一級(jí)套管，鉆孔直徑就會(huì)縮小一級(jí)，不利于鉆探施工，且鉆探成本大大增加；石油鉆井中的膨脹管技術(shù)，其所使用的膨脹管膨脹所需力太大，地質(zhì)鉆探設(shè)備能力不足，同時(shí)也存在某些破碎地層無(wú)法下到位的缺點(diǎn)；采用水泥護(hù)壁時(shí)，在某些嚴(yán)重漏失、涌水地層，水泥易被稀釋或沖走或不結(jié)石，且水泥與孔壁之間形成的水泥孔壁屬于剛性連接，經(jīng)敲打后容易脫落掉塊，發(fā)生孔內(nèi)事故。因此上述幾種技術(shù)都存在一定的不足之處，難以滿足鉆孔復(fù)雜地層孔壁支護(hù)技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種鉆探孔壁塑造成型器，它具有成本低、支護(hù)效果好、可快速支護(hù)、與孔壁連結(jié)性好、安全可靠、形成的孔壁具有彈塑性， 對(duì)鉆桿磨損小，利于后續(xù)鉆進(jìn)作業(yè)等特點(diǎn)。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案鉆探孔壁塑造成型器，包括處于下端的漿液倉(cāng)，所述漿液倉(cāng)的下部設(shè)置有單向閥，漿液倉(cāng)的內(nèi)腔上部設(shè)有活塞座，所述活塞座與所述漿液倉(cāng)的內(nèi)壁之間密封；處于中部的膨脹機(jī)構(gòu)，所述膨脹機(jī)構(gòu)包括中空的芯桿，在所述芯桿外套接有膨脹管，所述膨脹管的下部通過(guò)下壓管壓緊于所述芯桿上，所述下壓管的上下端分別螺紋連接于所述芯桿及所述漿液倉(cāng)上；所述膨脹管的上部通過(guò)上壓管壓緊于所述芯桿上，所述上壓管套接于所述芯桿上，且所述上壓管與所述芯桿之間設(shè)置有0型密封圈；處于上部的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)包括與所述芯桿上端螺紋連接的中空的上接頭，所述上接頭上端設(shè)有與鉆桿連接的內(nèi)螺紋，所述上接頭中設(shè)有旁通閥；所述芯桿上設(shè)置有與所述膨脹管內(nèi)腔相通的徑向小孔。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于所述上接頭中的旁通閥的結(jié)構(gòu)為上接頭的下部?jī)?nèi)腔呈倒圓臺(tái)形，在倒圓臺(tái)形內(nèi)腔處的上接頭側(cè)壁設(shè)置有徑向孔，所述徑向孔以倒圓臺(tái)形的中空的堵頭實(shí)現(xiàn)封堵。在所述上接頭與所述上壓管之間的芯桿上套接有鎖緊螺母，以所述鎖緊螺母將所述上壓管鎖緊于所述芯桿上。所述活塞座的下部套接有活塞體，在所述活塞體的下端面上開(kāi)設(shè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽與所述活塞體的下端面圓周為同心圓；所述活塞座中心設(shè)有軸向貫通活塞本體的螺紋孔，所述螺紋孔朝向所述芯桿的一端設(shè)有封堵螺栓。
所述漿液倉(cāng)的下端螺紋連接有中空的下接頭，在下接頭的下端螺紋連接有中空的導(dǎo)正接頭，所述下接頭的內(nèi)腔上部設(shè)有與漿液倉(cāng)內(nèi)腔相通的圓臺(tái)形通道，并在下接頭的內(nèi)腔設(shè)有能封堵所述圓臺(tái)形通道的圓臺(tái)形下活塞，在所述下接頭的內(nèi)腔中還設(shè)置有彈簧，所述彈簧的上下端分別以所述下活塞和所述導(dǎo)正接頭為彈簧座。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在本發(fā)明通過(guò)將選用的化學(xué)漿液送入鉆孔內(nèi)預(yù)定位置，使化學(xué)漿液一部分滲透到孔壁裂隙中膨脹固結(jié)，將地層松散破碎巖石固結(jié)為一個(gè)整體，大大提高地層巖石整體強(qiáng)度 ’另一部分漿液則在孔壁形成一段連續(xù)、致密、具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B性能的“人工孔壁”。該人工孔壁具有一定的塑性、抗沖擊性，強(qiáng)度較高，抗?jié)B性好，能滿足鉆探要求。本發(fā)明能快速的解決鉆孔復(fù)雜地層的孔壁支護(hù)問(wèn)題，漿液固結(jié)速度快，1-2分鐘即可固結(jié)，一般在30分鐘后固結(jié)體即可達(dá)到較高的強(qiáng)度，可進(jìn)行下步正常鉆進(jìn)。本發(fā)明相較于傳統(tǒng)下套管支護(hù)孔壁的方法，鉆探成本、作業(yè)時(shí)間大幅降低，對(duì)后續(xù)鉆進(jìn)作業(yè)影響小，該技術(shù)相對(duì)于泥漿護(hù)壁更加可靠。另外本發(fā)明對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆探設(shè)備沒(méi)有特殊要求，便于推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A部放大圖；圖3為本發(fā)明的工作
原理圖。圖中標(biāo)號(hào)1漿液倉(cāng)，2活塞座，21活塞體，22環(huán)形凹槽，3芯桿，31小孔，4膨脹管，5 彈簧，6下壓管，7上壓管，8為0型密封圈，9上接頭，91徑向孔，10封堵螺栓，11鎖緊螺母， 12下接頭，13導(dǎo)正接頭，14下活塞，15鉆桿，16堵頭。以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例參見(jiàn)圖1、2，本實(shí)施例的鉆探孔壁塑造成型器，包括處于下端的漿液倉(cāng)1，漿液倉(cāng)1下端螺紋連接有中空的下接頭12，在下接頭的下端螺紋連接有中空的導(dǎo)正接頭13，下接頭的內(nèi)腔上部設(shè)有與漿液倉(cāng)內(nèi)腔相通的圓臺(tái)形通道， 并在下接頭的內(nèi)腔設(shè)有能封堵圓臺(tái)形通道的圓臺(tái)形下活塞14，在下接頭的內(nèi)腔中還設(shè)置有彈簧5，彈簧5的上下端分別以下活塞14和導(dǎo)正接頭13為彈簧座。在漿液倉(cāng)1的內(nèi)腔上部設(shè)有活塞座2，在活塞座2的下部套接有活塞體21，在活塞體21的下端面上開(kāi)設(shè)有環(huán)形凹槽22，并且環(huán)形凹槽22與活塞體的下端面圓周為同心圓；設(shè)置環(huán)形凹槽22的目的是，當(dāng)化學(xué)漿液倉(cāng)1內(nèi)的壓力升高時(shí)，壓力促使環(huán)形凹槽22向內(nèi)外兩側(cè)張開(kāi)，緊緊密封在活塞座的內(nèi)壁及漿液倉(cāng)的內(nèi)壁上?；钊?中心設(shè)有軸向貫通活塞本體的螺紋孔，在螺紋孔朝向芯桿3的一端設(shè)有封堵螺栓10。處于中部的膨脹機(jī)構(gòu)，其包括中空的芯桿3，在芯桿外套接有膨脹管4，膨脹管的下部通過(guò)下壓管6壓緊于芯桿3上，下壓管的上下端分別螺紋連接于芯桿3及漿液倉(cāng)1上； 膨脹管的上部通過(guò)上壓管7壓緊于芯桿3上，上壓管7套接于芯桿3上，且上壓管7與芯桿 3之間設(shè)置有0型密封圈8。在芯桿3上設(shè)置有與膨脹管內(nèi)腔相通的徑向小孔31。處于上部的連接機(jī)構(gòu)，連接機(jī)構(gòu)包括與芯桿3上端螺紋連接的中空的上接頭9， 上接頭上端設(shè)有與鉆桿連接的內(nèi)螺紋，在上接頭9中設(shè)有旁通閥，具體為上接頭的下部?jī)?nèi)腔呈倒圓臺(tái)形，在倒圓臺(tái)形內(nèi)腔處的上接頭側(cè)壁設(shè)置有徑向孔91，徑向孔91以倒圓臺(tái)形的中空的堵頭16實(shí)現(xiàn)封堵。在上接頭9與上壓管7之間的芯桿上套接有鎖緊螺母11，以鎖緊螺母11將上壓管 7鎖緊于所述芯桿3上。使用時(shí)，按照?qǐng)D1的裝配圖裝配本發(fā)明的孔壁塑造成型器，安裝下接頭12及導(dǎo)正接頭13，下活塞14封堵與漿液倉(cāng)連通的圓臺(tái)形通道，下活塞設(shè)置為圓臺(tái)形，當(dāng)裝置下探到深井內(nèi)時(shí)，下活塞會(huì)受外界壓力壓迫越塞越緊，密封性更好。然后在漿液倉(cāng)1內(nèi)裝入化學(xué)漿液，安裝活塞座2，并從活塞座2中心的螺紋孔將化學(xué)漿液注滿漿液倉(cāng)，之后用封堵螺栓10 密封。將膨脹管4套接在芯桿3上，膨脹管的上下端分別用上壓管7、下壓管6壓緊在芯桿上，下壓管6與漿液倉(cāng)1螺紋連接，上壓管7的上端以鎖緊螺母11鎖緊在芯桿3上。將上接頭9螺紋連接在芯桿3上端。參見(jiàn)圖3，上接頭9的內(nèi)螺紋與鉆桿15連接，裝配完成后緩緩下入鉆孔內(nèi)預(yù)定位置，然后從鉆桿內(nèi)投放堵頭16，待堵頭下到預(yù)定位置后，即可封堵住上接頭9側(cè)壁的小孔91，小孔在封堵前可保證芯桿內(nèi)外、漿液倉(cāng)內(nèi)外基本受壓平衡，也可以使鉆桿內(nèi)液體與外部連通，減小下鉆阻力。開(kāi)啟泥漿泵，當(dāng)鉆桿內(nèi)液體壓力達(dá)到活塞推動(dòng)壓力時(shí)，活塞座2下行，推動(dòng)化學(xué)漿液運(yùn)動(dòng)，壓力迫使下活塞14下行，圓臺(tái)形通道開(kāi)啟，化學(xué)漿液被擠進(jìn)鉆孔中。同時(shí)當(dāng)芯桿3內(nèi)液體壓力升高時(shí)，液體自芯桿3的徑向孔31射入膨脹管內(nèi)腔，為防止膨脹管被水流擊破，徑向孔91的軸線與芯桿3的軸線成30°左右的夾角。膨脹管4逐漸膨脹，待活塞座2行至底時(shí)，將化學(xué)漿液全部擠出，此時(shí)鉆桿內(nèi)液體壓力急劇升高， 膨脹管迅速膨脹，使鉆探孔壁塑造成型器與孔壁之間的環(huán)狀間隙被完全密封。穩(wěn)壓1-2分鐘即可卸壓，此時(shí)一部分化學(xué)漿液滲透到孔壁裂隙中膨脹固結(jié)，將地層松散破碎巖石固結(jié)為一個(gè)整體，另一部分化學(xué)漿液則在孔壁形成一段連續(xù)、致密的，具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B性能的人工孔壁。卸壓后將鉆探孔壁塑造成型器提出孔口。
權(quán)利要求
1.鉆探孔壁塑造成型器，其特征在于包括處于下端的漿液倉(cāng)(1)，所述漿液倉(cāng)的下部設(shè)置有單向閥，漿液倉(cāng)的內(nèi)腔上部設(shè)有活塞座O)，所述活塞座與所述漿液倉(cāng)的內(nèi)壁之間密封；處于中部的膨脹機(jī)構(gòu)，所述膨脹機(jī)構(gòu)包括中空的芯桿(3)，在所述芯桿外套接有膨脹管G)，所述膨脹管的下部通過(guò)下壓管(6)壓緊于所述芯桿C3)上，所述下壓管的上下端分別螺紋連接于所述芯桿C3)及所述漿液倉(cāng)(1)上；所述膨脹管的上部通過(guò)上壓管(7)壓緊于所述芯桿(3)上，所述上壓管(7)套接于所述芯桿(3)上，且所述上壓管(7)與所述芯桿 ⑶之間設(shè)置有0型密封圈⑶；處于上部的連接機(jī)構(gòu)，所述連接機(jī)構(gòu)包括與所述芯桿(3)上端螺紋連接的中空的上接頭(9)，所述上接頭上端設(shè)有與鉆桿連接的內(nèi)螺紋，所述上接頭(9)中設(shè)有旁通閥；所述芯桿C3)上設(shè)置有與所述膨脹管內(nèi)腔相通的徑向小孔(31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探孔壁塑造成型器，其特征在于，所述上接頭中的旁通閥的結(jié)構(gòu)為上接頭的下部?jī)?nèi)腔呈倒圓臺(tái)形，在倒圓臺(tái)形內(nèi)腔處的上接頭側(cè)壁設(shè)置有徑向孔 (91)，所述徑向孔(91)以倒圓臺(tái)形的中空的堵頭(16)實(shí)現(xiàn)封堵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探孔壁塑造成型器，其特征在于，在所述上接頭(9)與所述上壓管(7)之間的芯桿上套接有鎖緊螺母(11)，以所述鎖緊螺母(11)將所述上壓管(7) 鎖緊于所述芯桿(3)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探孔壁塑造成型器，其特征在于，所述活塞座( 的下部套接有活塞體(21)，在所述活塞體的下端面上開(kāi)設(shè)有環(huán)形凹槽(22)，所述環(huán)形凹槽02) 與所述活塞體的下端面圓周為同心圓；所述活塞座中心設(shè)有軸向貫通活塞本體的螺紋孔，所述螺紋孔朝向所述芯桿(3)的一端設(shè)有封堵螺栓(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探孔壁塑造成型器，其特征在于，所述漿液倉(cāng)(1)的下端螺紋連接有中空的下接頭(12)，在下接頭的下端螺紋連接有中空的導(dǎo)正接頭(13)，所述下接頭的內(nèi)腔上部設(shè)有與漿液倉(cāng)內(nèi)腔相通的圓臺(tái)形通道，并在下接頭的內(nèi)腔設(shè)有能封堵所述圓臺(tái)形通道的圓臺(tái)形下活塞(14)，在所述下接頭的內(nèi)腔中還設(shè)置有彈簧(5)，所述彈簧的上下端分別以所述下活塞(14)和所述導(dǎo)正接頭(1 為彈簧座。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鉆探孔壁塑造成型器，包括處于下端的漿液倉(cāng)，其下部設(shè)置有單向閥，內(nèi)腔上部設(shè)有與漿液倉(cāng)內(nèi)壁密封的活塞座；處于中部的膨脹機(jī)構(gòu)，其包括中空的芯桿，外部套接有膨脹管，膨脹管的下部通過(guò)下壓管壓緊，下壓管的上下端分別螺紋連接于芯桿及所述漿液倉(cāng)上；膨脹管的上部通過(guò)上壓管壓緊上壓管套接于所述芯桿上；處于上部的連接機(jī)構(gòu)，其包括與芯桿上端螺紋連接的中空的上接頭，上接頭設(shè)有與鉆桿連接的內(nèi)螺紋，芯桿上設(shè)置有與膨脹管內(nèi)腔相通的徑向小孔。本發(fā)明具有成本低、支護(hù)效果好、可快速支護(hù)、與孔壁連結(jié)性好、安全可靠、形成的孔壁具有彈塑性，對(duì)鉆桿磨損小，利于后續(xù)鉆進(jìn)作業(yè)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B33/138GK102337861SQ20111033109
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者吳翔, 朱恒銀, 王強(qiáng) 申請(qǐng)人:安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局313地質(zhì)隊(duì)