[發明專利]鉆探孔壁噴射注漿加固方法

無效

• 申請號: 200910067334.X
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101603414A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 王文臣;謝俊革;吳景華;霍宗杰;丁福華
• 申請（專利權）人: 吉林省巖科新技術研究開發有限責任公司
• 主分類號: E21B33/138
• 分類號: E21B33/138
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司
• 代理人: 王 薇

技術領域：

本發明涉及一種鉆探孔壁噴射注漿加固方法，屬于地質勘探的鉆 探工程中，加固孔壁不穩定孔段的方法。

背景技術：

鉆探工程的孔深有幾百米甚至兩千多米，所鉆的地層常有軟、散、 碎地層，如泥質的、砂礫的和破碎的等孔壁易坍塌地層(以下簡稱坍 塌層)。目前鉆探工程中維護坍塌層孔壁穩定的方法有三種：

1、鉆進時用具有防坍性沖洗液；

2、向孔內下入鋼管(稱套管)護壁；

3、向孔內灌注水泥漿或化學漿液護壁。

防坍性沖洗液具有隨鉆護壁的特點，但其防坍性能是有限的，無 力防止極易坍塌地層孔壁的塌落。

套管護壁時，每下一層套管，再鉆的孔徑相應縮小一級，當鉆孔 深又有多層坍塌層時，一是需多層套管，套管用量很大；二是要求 的終孔直徑限定了可用套管的層數。

當沖洗液不能維護孔壁穩定，又不能下入套管時，目前的護壁方 法是向孔內灌注水泥漿和應用很少的化學漿液，這是與本發明相關的 現有背景技術，其特點有：

1、漿液只能注入孔眼內，不能成孔的坍塌層則無法注漿；

2、注入孔內漿液固結體的直徑，即坍塌層孔段的孔徑，在孔 內固結體內再鉆出孔時，固結體在孔壁上留下的筒狀固結體較薄，鉆 進時易被鉆具回轉扭碎或磨蝕。甚至可能出現孔壁上沒有固結體保護 的情況；

3、孔內漿液固結體表面與孔壁表面是“面對面”的接觸，當 孔壁為泥質地層或孔壁上有泥皮出現，都會降低固結體與孔壁間的結 合作用；

4、當孔壁嚴重坍塌形成“陷塘”時，“陷塘”內的沖洗液(簡 稱“水”)注漿時很難被擠排出來，窩藏其中的“水”將使該處的水 泥漿不凝和坍塌部位未被固結。

因現有固壁注漿技術的上述特點，至今鉆探工程中因孔壁坍塌加 固不力而中途報廢鉆孔的事故頻有發生。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種鉆探孔壁噴射注漿加固方法，是將噴 射注漿技術應用于鉆探孔壁加固領域中，可使孔壁被加固的徑向范圍 達到孔徑的10-30倍；對孔底以下不能成孔的坍塌層實施加固；避 免了因孔壁坍塌而報廢鉆孔的損失。

本發明的技術方案是這樣實現的：鉆探孔壁噴射注漿加固方法， 其特征在于：根據坍塌層在孔內的不同位置，其工藝步驟如下：

(1)當鉆孔進入坍塌層，但未穿過該層時，

①向坍塌層內鉆孔

翼片鉆頭在坍塌層內繼續向下鉆進，到硬層或到達與機上主動 鉆桿長度相當的深度，同時翼片鉆頭內分水閥自行打開，泵入的“水” 沿鉆頭中孔噴向孔底，并攜帶鉆頭鉆出的泥土沿孔壁與鉆桿的間隙上 返出孔口，直鉆到預定深度；

②鉆頭回轉上升高壓射水破土擴徑

鉆頭回轉上升時，鉆頭內分水閥關閉鉆頭中孔，“水”從鉆頭上 兩個徑向的噴嘴噴出，形成高壓射流，沖刺孔壁巖土，擴大孔徑，細 土顆粒被水攜帶返出孔口，砂礫石級粗粒落到孔底；

③鉆頭再次向下鉆進，接觸巖土時鉆頭分水閥打開，噴“水”排 泥，鉆頭再到孔底；

鉆頭再到孔底前t′時間起開泵水泥漿，

t′＝t＝(10^-3d²H+V)/Q?????????????????????????????(分)

式中：t′-鉆頭下鉆某深度時，預估鉆頭到孔底的時間，(分)；

??????t-開始泵送漿液時起到漿液到孔底的時間，??????(分)；

??????d-鉆噴管內徑，??????????????????????????????(mm)；

??????H-鉆噴管總長度，????????????????????????????(m)；

??????V-地表泵和管線的內容積，????????????????????(升)；

??????Q-泵量，(升/分)；

④鉆頭徑向噴嘴高壓噴射水泥漿，鉆頭慢轉慢提升

高壓噴射的水泥漿使孔徑進一步擴大，同時與孔內的砂礫石土混 拌形成混凝土，其直徑是鉆孔直徑的10-30倍；待混凝土凝固后， 用原孔徑鉆頭鉆進混凝土；

⑤此時的孔壁變為穩固的混凝土孔壁，而且其厚度為鉆孔半徑的 10-30倍，此后恢復正常鉆探生產。

(2)當鉆孔穿過坍塌層，孔壁仍有塌落現象時，按上述的工藝 步驟完成；