一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法及專用膨脹套管的製作方法
2023-06-20 23:30:06 2
專利名稱：一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法及專用膨脹套管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法及專用膨脹套管，屬於地質勘探用鑽進技術領域。
背景技術：
膨脹套管護壁技術，用於地質鑽探鑽孔中的複雜地層孔段。常規護壁技術是採用泥漿作為衝洗液，鑽進過程中，在鑽孔孔壁上形成一層薄薄的泥皮，防止衝洗液中的水分向鑽孔孔壁不斷滲透，引起地層的膨脹或垮塌，泥漿作為衝洗液可以保護孔隙性滲透地層。但對於裂隙較大或是破碎性地層，就採用下入鋼套管的辦法，封隔破碎裂隙地層，保證正常鑽進， 加深鑽孔，但帶來的問題是下一節鋼套管鑽孔直徑就要縮小一級，如又遇複雜地層又需下一層套管，鑽孔又縮小一級，太小的鑽孔直徑所獲取的巖心直徑也小，太小的巖心直徑不能符合地質規範的要求，所以鑽孔不能無限制地下入鋼套管，否則鑽孔就會報廢。各鑽探的研究單位，生產單位在泥漿衝洗液的添加劑上做些小的調整，通過往泥漿衝洗液中加入惰性材料，膨脹性顆粒等，堵塞小的裂隙和孔隙，減少鑽孔孔壁的漏失和穩定孔壁，上述方法的目的都是為了更好的護壁，但都不能從根本上對鑽孔護壁的效果有顯著提高。近年來膨脹套管技術在國外還處於初步開發階段，只有Weatheford、Enventure等少數幾家跨國石油公司正在進行這方面的研發工作，同時開發膨脹鋼套管及鋼套管工具，主要有實心錐反拉膨脹工具和旋轉膨脹工具兩種，皆需要強大的拉力10-15噸，而且需要複雜的膨脹工具，地質巖心鑽機能力一般小於10噸的拉力，無法採用鋼膨脹套管。
發明內容
本發明目的是提供一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法及專用膨脹套管，採用高強度塑料膨脹套管，不用配合膨脹工具，即可實現快速、可靠、低成本的質鑽孔護壁，用一個口徑將鑽孔鑽完，提高鑽探效率，解決背景技術中存在的上述問題。本發明的技術方案是一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法，包含如下工藝步驟
a、按所鑽鑽孔的直徑，配置塑料膨脹套管；
b、在塑料膨脹套管的下端部，安裝有塑料套管鞋，進行封堵，所說的塑料膨脹套管、塑料套管鞋的材質為高強度塑料，所說高強度塑料就是選用已有技術中強度儘量高的塑料；
C、在塑料膨脹套管的上部與鋼鑽杆連接；
d、用擴孔鑽頭，將需要護壁的孔段擴大孔徑，形成孔壁臺肩；
e、將連接好鋼鑽杆、塑料管鞋及塑料膨脹套管下入需要護壁的孔段，並使塑料管鞋牢固地坐在孔壁的臺肩上；
f、用鑽機的給進油缸加壓，使塑料套管沿縱向膨脹開，膨脹至擴孔鑽頭已擴大的孔
壁；
g、用泥漿泵將水泥漿沿鑽杆泵入到塑料膨脹套管內，水泥漿通過塑料膨脹套管流入需護壁的孔段，並滲透到孔壁的裂隙中去，使水泥漿、孔壁及塑料膨脹套管三者固定在一起；
h、等水泥凝固，鑽完水泥塞後，需護壁孔段處，形成一個帶塑料膨脹套管的人造孔壁，可以防塌、防漏水、防湧水、防掉塊，完成鑽孔護壁。所說的塑料膨脹套管，在使用前，先在塑料膨脹套管側面開若干個通槽；開通槽的數量是任意的，開通槽形狀為長方形、燕尾槽形或組合。所說的用泥漿泵沿鑽杆泵水泥漿的壓力為2-5Mp，鑽機給進油缸的壓力為1-5噸。—種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的專用膨脹套管，包含塑料膨脹套管管體和通槽，塑料膨脹套管管體的壁上設有一個或一個以上通槽。所說的通槽數量是任意的，形狀為長方形、燕尾槽形或組合。所說的塑料膨脹套管體的材質為高強度塑料，所說高強度塑料就是選用已有技術中強度儘量高的塑料。本發明的有益效果是本發明克服了鋼膨脹套管膨脹時需要很高的拉力10-15 噸，而且要配之複雜的膨脹工具問題，採用高強度塑料膨脹套管，不用配合膨脹工具，即可實現快速、可靠、低成本的質鑽孔護壁，用一個口徑將鑽孔鑽完，極大的提高了鑽探工作的效率。
圖1為本發明實施例擴孔工序示意圖； 圖2為本發明實施例下入塑料膨脹套管工序示意圖； 圖3為本發明實施例加壓膨脹工序示意圖； 圖4為本發明實施例注水泥工序示意圖； 圖5為本發明實施例提出鑽杆侯凝工序示意圖； 圖6為本發明實施例水泥凝固後掃孔工序示意圖中1、鑽杆，2、偏心擴孔鑽頭，3、變徑接頭，4、塑料膨脹套管，5、加強釘，6、長方形通槽，7、護壁孔段碎石塊，8、塑料管鞋，9、護壁的孔段，10、水泥漿。圖7為本發明實施例中塑料膨脹套管結構示意圖； 圖中塑料膨脹套管管體11、通槽12。
具體實施例方式
以下結合附圖，通過實施例對本發明作進一步說明。參照附圖1、2、3、4、5、6，一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法，更具體的操作步驟
a、按照需要護壁的孔段的長度，用鑽杆1和偏心擴孔鑽頭2將孔段擴大至大一級的鑽孔直徑，例如從# 73mm擴大至# 89mm ；然後提出鑽杆和偏心擴孔鑽頭；
b、按照需要護壁孔段的深度和長度，將鑽杆1、高強度塑料材質的變徑接頭3、高強度塑料膨脹套管4和高強度塑料管鞋8，下入鑽孔護壁的孔段9 ；
c、用地表鑽機油缸加壓，壓力為1-5噸，使高強度塑料膨脹套管沿縱向槽膨脹開，膨脹至偏心擴孔鑽頭已擴大的孔壁；
d、用泥漿泵將配製好的水泥漿，在2-5Mpa壓力下沿鑽杆1泵入到塑料膨脹套管4內， 水泥漿10通過塑料膨脹套管的縱向長方形通槽6，流入需要護壁的孔段，並滲透到護壁的孔段9裂隙中去，使水泥漿10、護壁的孔段9和塑料膨脹套管4三者膠聯在一起；
e、在水泥漿注滿需護壁的孔段並高出數米後，開動鑽機反轉，使鑽杆1與塑料膨脹套管4脫開，提出鑽孔至地表；f、待水泥凝固後，用金剛石鑽頭將塑料膨脹套管中心部分的水泥鑽掉，鑽出的孔徑與原來的鑽孔孔徑一樣大。至此，在需護壁的孔段形成一個帶有塑料膨脹套管的人造水泥孔壁，可以防塌、防漏水、防湧水、防掉塊，保證下一步的鑽探工作繼續進行。參照附圖7，一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的專用膨脹套管，包含塑料膨脹套管管體11和通槽12，塑料膨脹套管管體的壁上設有一個或一個以上通槽。所說的通槽數量是任意的，排列方式也是任意的，形狀為長方形、燕尾槽形或組
I=I O本實施例中通槽為縱向長方形通槽，塑料膨脹套管設有多排縱向長方形通槽，其槽寬為20-25mm長度40-50mm。隨著塑料膨脹套管直徑的加大，其縱向長方形通槽的排數增加，塑料膨脹套管管體的厚度增加，每一排縱向長方形通槽的通水截面積為總橫截面積的 30-40%，上、下長方形通槽之間的距離為20mm。塑料膨脹套管的外徑，根據需要可以分別為如下型號# 67- # 70mm; φ 73-76mm ； β 89- β 96mm; β 81_88mm ; β 108—115mm ； β 127- β 131mm; β 117_121mm ; 146- φ 152mm ； φ 134- φ 140mm。
權利要求
1.一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法，特徵在於包含如下工藝步驟a、按所鑽鑽孔的直徑，配置塑料膨脹套管；b、在塑料膨脹套管的下端部，安裝有塑料套管鞋，進行封堵，所說的塑料膨脹套管、塑料套管鞋的材質為高強度塑料；C、在塑料膨脹套管的上部與鋼鑽杆連接；d、用擴孔鑽頭，將需要護壁的孔段擴大孔徑，形成孔壁臺肩；e、將連接好鋼鑽杆、塑料管鞋及塑料膨脹套管下入需要護壁的孔段，並使塑料管鞋牢固地坐在孔壁的臺肩上；f、用鑽機的給進油缸加壓，使塑料套管沿縱向膨脹開，膨脹至擴孔鑽頭已擴大的孔壁；g、用泥漿泵將水泥漿沿鑽杆泵入到塑料膨脹套管內，水泥漿通過塑料膨脹套管流入需護壁的孔段，並滲透到孔壁的裂隙中去，使水泥漿、孔壁及塑料膨脹套管三者固定在一起；h、等水泥凝固，鑽完水泥塞後，需護壁孔段處，形成一個帶塑料膨脹套管的人造孔壁， 可以防塌、防漏水、防湧水、防掉塊，完成鑽孔護壁。
2.根據權利要求1所述之用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法，其特徵在於所說的塑料膨脹套管，在使用前，先在塑料膨脹套管側面開若干個通槽。
3.根據權利要求1或2所述之用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法，其特徵在於所說的用泥漿泵沿鑽杆泵水泥漿的壓力為2-5Mp，鑽機給進油缸的壓力為1-5噸。
4.一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的專用膨脹套管，其特徵在於包含塑料膨脹套管管體(11)和通槽(12)，塑料膨脹套管管體的壁上設有一個或一個以上通槽。
5.根據權利要求4所述之用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的專用膨脹套管，其特徵在於所說的塑料膨脹套管體的材質為高強度塑料，所說的通槽數量是任意的，形狀為長方形、燕尾槽形或組合。
6.根據權利要求4或5所述之用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的專用膨脹套管，其特徵在於通槽為縱向長方形通槽，塑料膨脹套管設有多排縱向長方形通槽，其槽寬為20-25mm 長度 40-50mm。
7.根據權利要求6所述之用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的專用膨脹套管，其特徵在於隨著塑料膨脹套管直徑的加大，其縱向長方形通槽的排數增加，塑料膨脹套管管體的厚度增加，每一排縱向長方形通槽的通水截面積為總橫截面積的30-40%，上、下長方形通槽之間的距離為20mm。
全文摘要
本發明涉及一種用塑料膨脹套管進行鑽孔護壁的方法及專用膨脹套管，屬於地質勘探用鑽進技術領域。技術方案是包含塑料膨脹套管管體(11)和通槽(12)，塑料膨脹套管管體的壁上設有一個或一個以上通槽；用高強度塑料膨脹套管取代鋼套管，在需護壁的孔段形成一個帶有塑料膨脹套管的人造水泥孔壁，可以防塌、防漏水、防湧水、防掉塊，保證下一步的鑽探工作繼續進行。本發明克服了鋼膨脹套管膨脹時需要很高的拉力10-15噸，而且要配之複雜的膨脹工具問題，採用高強度塑料膨脹套管，不用配合膨脹工具，即可實現快速、可靠、低成本的質鑽孔護壁，用一個口徑將鑽孔鑽完，極大的提高了鑽探工作的效率。
文檔編號E21B17/00GK102174881SQ201110060509
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月14日 優先權日2011年3月14日
發明者何蕙嵐, 王久全, 田波 申請人:唐山市金石超硬材料有限公司