專利名稱：一種用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，主要應(yīng)用于礦山、交通等探 放水和注漿堵水工程中。
背景技術(shù)：
目前在施工鉆孔中，除了施工垂直鉆孔和負(fù)傾角鉆孔使用正循環(huán)方式封閉外，仰 角鉆孔的封閉存在著封固材料難以在鉆孔內(nèi)存留的問題。按照傳統(tǒng)的封閉操作工藝，主要 是在鉆孔孔口處堵塞水泥塊，然后從套管內(nèi)注入水泥漿液。等水泥漿液凝固后再復(fù)鉆掃孔， 一般一次封閉時(shí)間最少要72小時(shí)。存在的問題是水泥漿材料凝固時(shí)間長，因?yàn)榭卓谒鄩K 堵塞鉆孔，往往使使鉆孔封閉因留有空氣室而不完全，嚴(yán)重時(shí)存在著封閉不良，有時(shí)一次封 閉失敗的現(xiàn)象。特別是在礦山探放水鉆孔施工中，因?yàn)檠鼋倾@孔封閉質(zhì)量差，套管固結(jié)后耐壓強(qiáng) 度低，給探放水工程尤其是高壓水下的探放水工程留下安全隱患。在注漿堵水鉆孔中，因?yàn)?封閉質(zhì)量差，鉆孔周圍涌水現(xiàn)象和套管封固后耐壓強(qiáng)度低，在注漿中被拔出的現(xiàn)象很多。因 此給注漿堵水施工帶來很大困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決仰角鉆孔封固質(zhì)量差、封固時(shí)間較長和封固失敗的問題， 提供一種用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，較好解決了鉆孔套管的封閉。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，它的步驟為(1)實(shí)現(xiàn)按照鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)(主要是鉆孔的方位角和傾角)在巖壁的一定高度向 巖石內(nèi)施工鉆孔，到達(dá)鉆孔套管所下深度后，停止鉆進(jìn)。(2)準(zhǔn)備套管，在套管靠近鉆孔孔口位置設(shè)置止水器，并套管下入等長的一根細(xì)軟 管II，細(xì)軟管II在套管的正上方，細(xì)軟管II內(nèi)側(cè)還附著一條細(xì)軟管I與止水器連接；在套 管的正下方附著下入一條細(xì)軟管II，在套管、細(xì)軟管I、細(xì)軟管II、細(xì)軟管III的外側(cè)分別安 裝截門I、截門II、截門III和截門IV ；將備好的套管下入鉆孔內(nèi)；(3)進(jìn)行套管封固；依次通過軟管I、截門II向止水器注入速凝材料；待止水器 材料充填滿后逐漸膨脹，在達(dá)到設(shè)定壓力后關(guān)閉截門II候凝；待止水器達(dá)到止水合格要求 后，打開截門IV，依次通過注漿管、截門I向套管內(nèi)注入稠泥漿，待細(xì)軟管II通過截門IV流 出泥漿時(shí)，關(guān)閉截門I ；然后分別打開截門III、截門IV，通過細(xì)軟管II向套管和鉆孔的環(huán)狀間隙內(nèi)注入 封固材料；待漿液從細(xì)軟管I通過截門III流出，則關(guān)閉截門III，繼續(xù)注入固結(jié)材料；待注 漿壓力達(dá)到1. OMPa時(shí)，停止注漿，關(guān)閉截門IV，侯凝；侯凝時(shí)間到后，將鉆孔外部的所有軟管割掉，完成套管封固；(4)向鉆孔內(nèi)下入鉆具，掃孔，掃孔結(jié)束抽出鉆具，檢驗(yàn)套管封固后是否滿足壓力要求，滿足壓力要求則為合格。所述步驟(2)中，所述套管在下入到鉆孔內(nèi)前焊接扶正器，扶正器焊接后其環(huán)狀 外徑不得大于鉆孔直徑，要比鉆孔直徑小5mm，套管和排扶正器外徑應(yīng)在一個(gè)同心圓上。所述步驟(3)中，速凝材料為水泥-水玻璃雙液或速凝高分子材料(如瑪麗散，威 爾浮等)。所述步驟(3)中，封固材料為普通硅酸鹽水泥漿、水泥-水玻璃漿液或速凝高分子 材料(如瑪麗散，威爾浮等)等。本發(fā)明的有益效果是①因設(shè)計(jì)使用扶正器較好解決了仰角鉆孔套管無法在鉆孔 內(nèi)居中的問題；②因設(shè)計(jì)使用扶正器解決了套管在注漿中因承受高壓被拔出的問題；③因 設(shè)計(jì)使用止水器解決了套管孔口處無法迅速止水的問題；④設(shè)計(jì)使用排氣軟管較好解決了 鉆孔內(nèi)因存在壓縮空氣而使鉆孔環(huán)狀間隙無法封閉完全的難題，并起到檢驗(yàn)封閉是否完全 的作用；提高套管的封固質(zhì)量。⑤在套管內(nèi)灌滿稠泥漿解決了封固材料到達(dá)孔底后向套管 內(nèi)流動(dòng)充填的弊端，不僅節(jié)約了注漿封固材料，還避免了套管內(nèi)重新復(fù)鉆的工作量；⑥套 管封固材料使用速凝材料可以大大縮短套管封固時(shí)間；比傳統(tǒng)的単液水泥漿封固每次可減 少70小時(shí)之多；⑦通過關(guān)閉閥門后的帶壓封閉，封固漿液對(duì)鉆孔圍巖內(nèi)裂隙的有效充填加 固，較好解決了鉆孔周圍圍巖裂隙滲水或者涌水的難題，并起到了加固圍巖增強(qiáng)其耐壓強(qiáng) 度的作用；⑧本發(fā)明除具有上述明顯效果外，還具有操作簡單，安全的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的安裝示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖。其中，1注漿管，2截門1，3接頭，4異徑接頭，5截門11，6截門III，7細(xì)軟管1，8 巖石，9細(xì)軟管II，10鉆孔，11扶正器，12套管，13細(xì)軟管III，14止水器，15巖壁，16截門 IV。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1、圖2中，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案1、封固套管的準(zhǔn)備工作及步驟(1)首先按照鉆孔施工技術(shù)規(guī)范或技術(shù)要求(主要是鉆孔的方位角和傾角)在巖 壁15的一定高度向巖石8上施工，到達(dá)鉆孔套管所下深度后，完成鉆孔10，停止鉆進(jìn)；并再 次用鉆具修整鉆孔10，然后用所下套管12連接成不短于鉆孔10深度1/4的套管進(jìn)行試驗(yàn)， 套管12能順利下入到孔底后方可正式下套管12。(2)套管12在下入到鉆孔10內(nèi)前要焊接扶正器11，扶正器11焊接后其環(huán)狀外徑 不得大于鉆孔10直徑，要比鉆孔10直徑小5mm左右。其目的是保證套管12在鉆孔10內(nèi) 居中，并在套管12封固后由于穿插在封固材料中，起到加強(qiáng)筋和阻擋的作用，防止套管12 在高壓水作用下或者注漿壓力作用下被拔出。(3)在套管12下入前，要在套管12最后一節(jié)靠近鉆孔10孔口位置捆綁止水器 14 (長度約1. 5m左右)，并隨套管12下入等長的一根細(xì)軟管119，細(xì)軟管119要求附在套管12的正上方。在套管12正下方附著下入一條接有截門IV16的細(xì)軟管11113。(4)分別在套管12、細(xì)軟管17、細(xì)軟管119、細(xì)軟管III13外側(cè)安裝截門12、截門 115、截門III6和截門IV16。(5)上述準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備完畢后，可以把套管12下入鉆孔10內(nèi)，形成如圖1所示的結(jié)構(gòu)。2、套管封固工藝上述準(zhǔn)備工作完畢后，開始實(shí)施套管封固操作工藝，其工藝步驟及工作原理如 下(1)首先檢查止水器14、各細(xì)軟管及各截門安裝是否合格。確保安裝合格后，依次 通過細(xì)軟管17、截門115向止水器14內(nèi)注入速凝材料(速凝材料可以選擇水泥-水玻璃雙 液、速凝高分子材料或者速凝無機(jī)材料等)，止水器14被材料充填滿后逐漸膨脹，在達(dá)到一 定壓力后關(guān)閉截門115候凝。由于使用了速凝材料，會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)(約30-60分鐘)具 有一定的結(jié)石強(qiáng)度，起到了迅速止水的作用。(2)止水器14止水合格后，打開截門IV16。依次通過注漿管1、截門12、接頭3、異 徑接頭4向套管12內(nèi)注入密度較高的稠泥漿，等細(xì)軟管III13內(nèi)通過截門IV16流出泥漿 時(shí)，說明內(nèi)泥漿已經(jīng)充滿套管并溢出，關(guān)閉截門12。在套管12內(nèi)注入稠泥漿的作用是由于密度較高的稠泥漿和封固材料密度接近 甚至超過封固材料密度，封固材料在充滿鉆孔時(shí)，不會(huì)滲入到套管12內(nèi)，既起到保護(hù)套管 12的作用，也起到減少封固材料浪費(fèi)的作用，還減少了在套管12內(nèi)復(fù)孔時(shí)的鉆探固結(jié)后的 封固材料的工作量。(3)分別打開截門1116、截門IV16，通過細(xì)軟管III13向套管12和鉆孔10的環(huán) 狀間隙內(nèi)注入封固材料(可以根據(jù)需要選擇単液水泥漿、水泥_水玻璃漿液、有機(jī)高分子速 凝材料或者無機(jī)速凝材料等)。漿液面在環(huán)狀空間內(nèi)逐漸升高到達(dá)孔底，一旦漿液從細(xì)軟 管119通過截門III6流出，說明封固材料漿液已經(jīng)充滿整個(gè)鉆孔10的環(huán)狀空間。關(guān)閉截 門1116，繼續(xù)注入固結(jié)材料，隨著材料的注入，環(huán)狀間隙內(nèi)的漿液逐漸被壓縮，壓縮漿液會(huì) 在一定壓力下向鉆孔孔壁15巖石內(nèi)的裂隙滲入，起到加固鉆孔圍巖的作用。等注漿壓力達(dá) 到1. OMPa時(shí)，停止注漿，關(guān)閉截門IV16，候凝。另外，在向鉆孔環(huán)狀間隙空間注入材料的同時(shí)，細(xì)軟管119起到排氣的作用，把鉆 孔10內(nèi)的空氣隨著材料液面的升高逐漸排出鉆孔；也起到檢驗(yàn)鉆孔10內(nèi)漿液是否充滿鉆 孔的作用。(4)根據(jù)注入的不同固結(jié)材料選擇候凝時(shí)間。候凝時(shí)間到后，卸掉接頭3，套管12 內(nèi)的泥漿流出，然后卸掉異徑接頭4。在鉆孔10外割掉所有的細(xì)軟管，卸掉各細(xì)軟管上的各 截門待用。此時(shí)套管12封固操作結(jié)束。向鉆孔10內(nèi)下入鉆具，掃孔，等掃孔超過套管底口 0. 5m后，抽出鉆具，再次在套管12上安裝異徑接頭4、接頭3，截門12和注漿管1，通過注漿 泵向鉆孔10內(nèi)壓水，檢驗(yàn)套管封固后是否滿足壓力要求，壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，套管封固 操作工藝順利完成。
權(quán)利要求
一種用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，其特征是，它的步驟為(1)準(zhǔn)備套管，在套管靠近鉆孔孔口位置設(shè)置止水器，并套管下入等長的一根細(xì)軟管II，細(xì)軟管II在套管的正上方，細(xì)軟管II內(nèi)側(cè)還附著一條細(xì)軟管I與止水器連接；在套管的正下方附著下入一條細(xì)軟管II，在套管、細(xì)軟管I、細(xì)軟管II、細(xì)軟管III的外側(cè)分別安裝截門I、截門II、截門III和截門IV；將備好的套管下入鉆孔內(nèi)；(2)進(jìn)行套管封固；依次通過軟管I、截門II向止水器注入速凝材料；待止水器材料充填滿后逐漸膨脹，在達(dá)到設(shè)定壓力后關(guān)閉截門II候凝；待止水器達(dá)到止水合格要求后，打開截門IV，依次通過注漿管、截門I向套管內(nèi)注入稠泥漿，待細(xì)軟管II通過截門IV流出泥漿時(shí)，關(guān)閉截門I；然后分別打開截門III、截門IV，通過細(xì)軟管II向套管和鉆孔的環(huán)狀間隙內(nèi)注入封固材料；待漿液從細(xì)軟管I通過截門III流出，則關(guān)閉截門III，繼續(xù)注入固結(jié)材料；待注漿壓力達(dá)到1.0MPa時(shí)，停止注漿，關(guān)閉截門IV，侯凝；侯凝時(shí)間到后，將鉆孔外部的所有軟管割掉，完成套管封固；(3)向鉆孔內(nèi)下入鉆具，掃孔，掃孔結(jié)束抽出鉆具，檢驗(yàn)套管封固后是否滿足壓力要求，滿足壓力要求則為合格。
2.如權(quán)利要求1所述的用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，其特征是，所述步驟(1) 中，所述套管在下入到鉆孔內(nèi)前焊接扶正器，扶正器焊接后其環(huán)狀外徑不得大于鉆孔直徑， 要比鉆孔直徑小5mm，套管和排扶正器外徑應(yīng)在一個(gè)同心圓上。
3.如權(quán)利要求1所述的用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，其特征是，所述步驟(2) 中，速凝材料為水泥_水玻璃雙液或速凝高分子材料。
4.如權(quán)利要求1所述的用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝，其特征是，所述步驟(2) 中，封固材料為普通硅酸鹽水泥漿、水泥_水玻璃漿液或速凝高分子材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于仰角鉆孔止水套管封閉的工藝。其步驟為(1)準(zhǔn)備套管在套管靠近鉆孔孔口位置設(shè)置止水器，套管外下入等長的一根細(xì)軟管II，細(xì)軟管II在套管的正上方，細(xì)軟管II內(nèi)側(cè)附著細(xì)軟管I與止水器連接；在套管的正下方附著下入一條細(xì)軟管II，在套管、細(xì)軟管I、細(xì)軟管II、細(xì)軟管III的外側(cè)分別安裝截門I、截門II、截門III和截門IV；將備好的套管下入鉆孔內(nèi)；(2)進(jìn)行套管封固；向止水器注入速凝材料；向套管和鉆孔的環(huán)狀間隙內(nèi)注入封固材料；待注漿壓力達(dá)到1.0MPa時(shí)，停止注漿，關(guān)閉截門IV，侯凝；侯凝時(shí)間到后，將鉆孔外部的所有軟管割掉，完成套管封固；(3)檢驗(yàn)套管封固后是否滿足壓力要求，滿足壓力要求則為合格。
文檔編號(hào)E21B33/13GK101979820SQ20101051865
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者劉人太, 張偉杰, 張慶松, 張霄, 李海燕, 潘光明, 王鳳剛, 韓偉偉 申請(qǐng)人:山東大學(xué)