專利名稱:泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)法及其裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種反循環(huán)鉆進(jìn)的方法及設(shè)備，用于水文、水井鉆探及工程樁基孔的施工。
現(xiàn)有技術(shù)的反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)，其砂石泵都放置在地面上或平臺上工作。鉆頭切削下巖屑后，通過泵的吸水管從空心鉆桿內(nèi)將含巖屑的循環(huán)液吸出排到地面。這種所謂的泵吸反循環(huán)法只利用了泵的吸程，而完全沒有利用泵的揚(yáng)程作用，即泵舉的作用。該種鉆機(jī)的全部鉆具，包括鉆桿、主鉆桿(方鉆桿)、水龍頭以及吸入膠管，排氣注水的設(shè)備等都安裝在砂石泵的吸入管道上，管路長，接頭彎管多，因而流動阻力大，水頭損失嚴(yán)重。加之鉆桿內(nèi)循環(huán)液濃度高，比重大，因而管內(nèi)水位比管外水位有一定的液位差。尤其是當(dāng)鉆桿長，流速高時，更增加了這種液位差。從而對吸漿造成不利影響，使泵的作用不能得到充分發(fā)揮。這個缺點(diǎn)使鉆進(jìn)速度和鉆孔濃度受到很大限制。有效鉆孔深度僅僅為百米左右。另外，為實現(xiàn)泵吸反循環(huán)，須配有真空泵或注水泵以及相應(yīng)的輔設(shè)管路。稍有進(jìn)氣，泵的真空度破壞，即無法鉆進(jìn)。而且，每次接換鉆桿時，都必須向泵內(nèi)注水排氣。加之鉆桿采用法蘭聯(lián)接，工序繁鎖，增加了大量輔助工時。
本發(fā)明的任務(wù)在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，而提出一種改泵吸為泵舉，主要利用泵的揚(yáng)程，同時也利用吸程的所謂泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)方法及其相應(yīng)的專用設(shè)備。該法能改善泵的工作條件，充分發(fā)揮泵的潛力，大大增加鉆井深度和鉆進(jìn)速度。并使操作簡便，減少輔助工時。
本發(fā)明的任務(wù)是通過以下途徑來完成的將砂石泵和電機(jī)組合為一個整體成為潛入式砂石泵機(jī)組，安裝在方鉆桿(主動鉆桿)的下端，鉆桿的上端，潛入井內(nèi)水中工作。
這種工藝，主要是利用泵的揚(yáng)程將循環(huán)液及巖屑推舉出地面，同時也利用吸程。泵一進(jìn)入水中就可以抽水鉆進(jìn)。隨著砂石泵潛入深度的不同，泵的工作狀態(tài)就發(fā)生變化。泵潛入越深，工作效能越佳，鉆井的深度及速度都有顯著增加，所以希望盡可能增加潛入深度。
為實施上述泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)法而專門設(shè)計的設(shè)備主要包括潛入式砂石泵機(jī)組和供電裝置。
本發(fā)明的泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，包括公知的方鉆桿、鉆桿、電機(jī)、砂石泵和水龍頭，其特征在于將砂石泵和電機(jī)組成一個整體成為潛入式砂石泵機(jī)組，安裝在方鉆桿和鉆桿之間。
以下結(jié)合附圖描述泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)裝置的一個實施例。
圖1是泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)裝置圖。
圖2是水龍頭的供電裝置圖。
圖3是砂石泵機(jī)組結(jié)構(gòu)圖。
圖4是方鉆桿電纜布置的橫向剖視圖。
圖1描述了泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，它有公知的方鉆桿(2)、鉆桿(5)、轉(zhuǎn)盤(3)、水龍頭(1)和鉆頭(19)。
圖中，由砂石泵和電機(jī)合為一體的潛入式砂石泵機(jī)組(4)同軸接入方鉆桿(2)與孔內(nèi)鉆桿(5)之間，砂石泵的排出管與方鉆桿(2)的下端以法蘭相聯(lián)，砂石泵的吸入管與鉆桿(5)相聯(lián)。鉆進(jìn)時，轉(zhuǎn)盤(3)撥動主動方鉆桿(2)、砂石泵機(jī)組(4)、鉆桿(5)，帶動鉆頭(19)回轉(zhuǎn)。含巖屑的循環(huán)液因砂石泵的抽吸、舉送沿鉆桿向上，經(jīng)水龍頭(1)排出地表。經(jīng)沉淀后，水重新流回井內(nèi)，形成一個循環(huán)系統(tǒng)。
在鉆進(jìn)過程中，砂石泵機(jī)組(4)隨同鉆桿一起下降，下降的幅度為方鉆桿的長度。接換鉆桿時，先將整個鉆桿提起，用轉(zhuǎn)盤(3)夾住，在砂石泵機(jī)組(4)與原來的鉆桿之間增加新鉆桿。采用本發(fā)明的潛入式砂石泵機(jī)組后，因不再需要抽真空和嚴(yán)格的密封，在砂石泵機(jī)組(4)的下端和鉆桿5之間可以采用錐螺紋鎖接頭(16)，見圖3，大大方便了裝卸并且比法蘭聯(lián)接同柱度高。
在鉆進(jìn)過程中，砂石泵機(jī)組(4)隨鉆桿一同轉(zhuǎn)動，為了給旋轉(zhuǎn)的電機(jī)供電，可以在水龍頭(1)上設(shè)置一種專用的供電裝置。參見圖2，嵌在絕緣物(20)內(nèi)的三個滑環(huán)導(dǎo)電器(7)通過固定蕊管(21)外的端盤(22)和龍頭體(23)與方鉆桿聯(lián)為一體，隨方鉆桿一起轉(zhuǎn)動。三個固定的電刷送電器(6)貼緊在三個滑環(huán)導(dǎo)電器(7)上，三個滑環(huán)導(dǎo)電器分別與砂石泵機(jī)組(4)上的密封接線盒(8)相連，從而完成了對旋轉(zhuǎn)的電機(jī)供電。
參見圖4，滑環(huán)導(dǎo)電器(7)與密封接線盒(8)之間的電纜線為敷設(shè)方便起見，可使電纜線(24)從方鉆桿的角鋼(25)與鋼管(26)之間隙通過。
砂石泵機(jī)組類似于潛水泵，但在結(jié)構(gòu)形式上有所不同。潛水泵要求放在動水位以下一米左右的深度工作，所以潛水泵的組合形式是將泵裝在電機(jī)的上面。在實用中只利用泵的揚(yáng)程工作，不用吸程。而砂石泵機(jī)組因使用上的特殊要求，既要利用揚(yáng)程，又要利用吸程，并且希望盡可能潛入得深一些，所以砂石泵機(jī)組在安裝形式上是立式安裝，將泵(15)裝在電機(jī)(10)的下面，電機(jī)裝在上部，以盡可能增加潛入深度。
見圖3，本離心式砂石泵的兩個排液管口(29)設(shè)于泵體端面靠近周邊處，螺旋引出，兩個相對的排液流道(17)位于電機(jī)兩側(cè)與排水帽(9)相通，經(jīng)排水帽(9)合流后，與上部的方鉆桿相聯(lián)。這樣便于平衡，結(jié)構(gòu)也比較緊湊。
圖3中潛入式電機(jī)(10)采用濕式結(jié)構(gòu)，下端設(shè)有機(jī)械密封裝置(14)以防含有雜質(zhì)的循環(huán)液進(jìn)入機(jī)體，破壞電機(jī)定子(12)的絕緣。為減小鉆進(jìn)過程中的震動沖擊和軸向力對電機(jī)軸承壽命的影響，電機(jī)轉(zhuǎn)子(11)的軸承均采用滾珠或滾柱軸承(13)，潤滑形式采用防水潤滑脂潤滑。而一般潛水電機(jī)都是采用滑動軸承，在有沖擊震動和軸向力的情況下，容易損壞，壽命短。
圖3中，水泵軸(28)的軸襯套采用橡膠軸襯套(31)。
采取泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)法，水泵可發(fā)揮其最大功能。使經(jīng)濟(jì)有效鉆孔深度可達(dá)250米左右，平均鉆進(jìn)速度高達(dá)7～14米/時，鉆孔深度是泵吸反循環(huán)鉆孔深度的兩倍，鉆進(jìn)速度是泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)速度的3～4倍，是正循環(huán)鉆進(jìn)速度的4～10倍。隨著砂石泵潛入深度的不同，鉆進(jìn)效果也有所不同。在砂石泵揚(yáng)程許可的情況下，泵潛入越深，鉆進(jìn)速度越高，鉆孔深度也越深，較之泵吸反循環(huán)，性能優(yōu)越得多。鉆進(jìn)速度快，鉆桿采用鎖接頭聯(lián)接，保證了同柱度，井孔打得比較圓直。成井質(zhì)量好，不但井的出水量大，比正循環(huán)大50%左右，比泵吸反循環(huán)大20～30%，而且含砂量低，只有五萬分之一到十萬分之一，有利于延長機(jī)井和水泵的壽命。減少了原材料消耗，鉆井費(fèi)用僅是其它類型鉆機(jī)成本費(fèi)的 1/2 ～ 2/3 之間。單就鉆頭一項，若采用本發(fā)明，全國每年可節(jié)約人民幣近億元，節(jié)約原材料一萬五千噸。潛入式砂石泵機(jī)組一進(jìn)入水中就可以開機(jī)工作，徹底取消了以往向泵內(nèi)注水排氣的設(shè)備及工序。另外，鉆桿采用鎖接頭聯(lián)接，大大方便了操作，減少了輔助工時。泵舉反循環(huán)鉆機(jī)工作時，噪音低。一般低于80分貝。
權(quán)利要求
1.一種反循環(huán)鉆進(jìn)的方法，利用砂石泵驅(qū)動循環(huán)液系統(tǒng)進(jìn)行工作，其特征在于將砂石泵和電機(jī)組成一個整體成為潛入式砂石泵機(jī)組，安裝在方鉆桿和鉆桿之間，潛入井內(nèi)水中工作。
2.一種反循環(huán)鉆進(jìn)的裝置，包括方鉆桿(2)、鉆桿(5)、水龍頭(1)、電機(jī)(10)和砂石泵(15)，其特征在于將砂石泵(15)和電機(jī)(10)組成一個整體成為潛入式砂石泵機(jī)組(4)，安裝在方鉆桿(2)和鉆桿(5)之間。
3.如權(quán)利要求
2所述的反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，其特征在于在所說的水龍頭(1)上裝有固定的電刷送電器(6)和滑環(huán)導(dǎo)電器(7)，為旋轉(zhuǎn)的砂石泵機(jī)組輸電。
4.如權(quán)利要求
3所述的反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，其特征在于所說的砂石泵機(jī)組(4)的密封接線盒(8)與滑環(huán)導(dǎo)電器(7)連接的電纜線(24)從方鉆桿的角鋼(25)與鋼管(26)之間隙通過。
5.如權(quán)利要求
2所述的反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，其特征在于所說的砂石泵機(jī)組(4)是立式安裝，泵(15)裝在電機(jī)(10)的下面，電機(jī)(10)裝在上部。
6.如權(quán)利要求
2或5所述的反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，其特征在于所說砂石泵(15)的兩個排液管口(29)設(shè)于泵體端面周邊處，兩個相對的排液流道(17)位于電機(jī)(10)兩側(cè)與排水帽(9)相通。
7.如權(quán)利要求
2或5所述的反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，其特征在于所說的砂石泵機(jī)組(4)的下端和鉆桿(5)之間采用錐螺紋鎖接頭(16)聯(lián)接。
8.如權(quán)利要求
2或5所述的反循環(huán)鉆進(jìn)裝置，其特征在于所說的砂石泵機(jī)組(4)的電機(jī)(10)采用滾珠或滾柱軸承(13)，防水潤滑脂潤滑。
專利摘要
泵舉反循環(huán)鉆進(jìn)法的主要特點(diǎn)是將砂石泵和電機(jī)組成一個整體成為潛入式砂石泵機(jī)組(4)，安裝在方鉆桿(2)和鉆桿(5)之間，潛入井內(nèi)水中工作。水龍頭(10)上裝有固定的電刷送電器(6)和滑環(huán)導(dǎo)電器(7)，為旋轉(zhuǎn)的砂石泵機(jī)組(40)輸電。砂石泵機(jī)組立式安裝，泵裝在電機(jī)的下面，電機(jī)裝在上部。泵的下端和鉆桿(5)之間采用鎖接頭(16)聯(lián)接。電機(jī)采用滾珠軸承及防水潤滑脂潤滑。該法大大增加了鉆井的深度和速度，并使操作簡便。
文檔編號F04D13/10GK87103112SQ87103112
公開日1987年10月28日 申請日期1987年4月25日
發(fā)明者劉世武, 林傳鎰, 揚(yáng)重喜, 張自清 申請人:陜西省地下水工作隊導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan