[發(fā)明專利]一種水平定向鉆孔口保壓封堵裝置及應(yīng)用該裝置的涌水處理方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010042057.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN110952953A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張啟國;石賢增;劉寧;汪國武;李海蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽建筑大學(xué);安徽兩淮建設(shè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): E21B33/13
• 分類號(hào): E21B33/13;E21B7/20;E21B7/04
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種水平定向鉆孔口保壓封堵裝置，其特征在于，包括鋼管主體和鋼套管，所述的鋼管主體外表面固接法蘭片Ⅰ；

所述的鋼管主體內(nèi)依次設(shè)置后壓組件、橡膠密封組件、前壓組件、密封件和固定板；

所述的后壓組件設(shè)置在鋼管主體一端，由兩塊環(huán)形鋼板及一塊法蘭片Ⅱ依次焊接而成，所述的法蘭片Ⅱ和法蘭片Ⅰ之間通過加壓螺母連接固定；

所述的橡膠密封組件由多件環(huán)狀的橡膠密封件依次排列構(gòu)成；

所述的前壓組件由兩件環(huán)形鋼板焊接而成；

所述的固定板焊接在鋼管主體另一端內(nèi)；所述的前壓組件與固定板之間設(shè)置密封件；

所述的鋼管主體焊接在鋼套管的一端；所述的鋼套管上設(shè)置壓力表、高壓閥門和蝶閥。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平定向鉆孔口保壓封堵裝置，其特征在于，所述的后壓組件包括法蘭片Ⅱ、第一環(huán)形鋼板和第二環(huán)形鋼板；

所述的法蘭片Ⅱ外環(huán)、內(nèi)環(huán)均高于第一環(huán)形鋼板和第二環(huán)形鋼板；所述的第一環(huán)形鋼板與第二環(huán)形鋼板的外環(huán)等高，第一環(huán)形鋼板內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的距離小于第二環(huán)形鋼板內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平定向鉆孔口保壓封堵裝置，其特征在于，所述的密封內(nèi)環(huán)直徑小于前壓組件中環(huán)形鋼板的內(nèi)環(huán)直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平定向鉆孔口保壓封堵裝置，其特征在于，所述的后壓組件、橡膠密封組件、前壓組件、密封件活動(dòng)活動(dòng)固定在鋼管主體內(nèi)。

5.涌水處理方法，其特征在于,處理步驟如下：

步驟一，從鉆孔的孔口向孔內(nèi)下入鋼套管，利用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)鋼套管，直至鋼套管下至完整巖層為止；

步驟二，將暴露在孔口外部的鋼套管進(jìn)行加固，鉆桿進(jìn)入鉆孔，然后進(jìn)行孔口封堵，在孔口鋼套管與鉆桿之間加設(shè)如權(quán)利要求1-3任一所述的水平定向鉆孔口保壓封堵裝置；

步驟三，調(diào)配的水泥-水玻璃雙液漿取樣留存，然后進(jìn)行注漿封堵施工；根據(jù)鉆孔進(jìn)行過程中的泄壓點(diǎn)和或出水點(diǎn)按順序施工；

針對(duì)泄壓點(diǎn)，完成注漿施工后，待水泥凝固24小時(shí)后，首先觀測(cè)取樣的水泥-水玻璃雙液漿凝固狀態(tài)，凝固效果滿足要求時(shí)打開封堵檢查孔內(nèi)封堵效果，當(dāng)達(dá)到封堵效果后，注漿完成；

針對(duì)出水點(diǎn)，利用帶泥漿馬達(dá)的正常鉆頭清除水泥后，注水泥漿，直到壓力不再上升或上升困難，表明泥漿壓力和水壓達(dá)到停止注漿，穩(wěn)壓24小時(shí)；其中，需要向封堵點(diǎn)位置往前鉆進(jìn)10m，將前期孔內(nèi)水泥凝固殘留物清除，然后將鉆桿回撤至需封堵點(diǎn)位置后15m處，方可開始注水泥漿；注完后注入泥漿沖刷注漿泵和鉆具里的水泥漿，邊注泥漿邊回撤鉆桿，回撤距離為9m；施工過程中為了確保鉆具安全，初凝階段不大于1小時(shí)一次，時(shí)長約2小時(shí)，終凝階段不大于半小時(shí)一次，時(shí)長約2小時(shí)；當(dāng)達(dá)到封堵效果后，此次注漿完成；

前期觀測(cè)到的匯壓點(diǎn)和出水點(diǎn)均處理完成后，水泥漿初凝固后撤出孔內(nèi)所有鉆具，更換正常導(dǎo)向施工鉆具，即無磁鉆桿+泥漿馬達(dá)+巖石導(dǎo)向鉆頭后，繼續(xù)后期導(dǎo)向孔施工。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔涌水處理方法，其特征在于，水泥-水玻璃雙液漿配合比是，水泥漿：水玻璃漿=1：0.5，水泥漿水灰比0.6，注漿終壓 0.5-1.0MPa，漿液凝結(jié)時(shí)間20s～30min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔涌水處理方法，其特征在于，封堵裝置的裝配方法為，將鋼管主體一端焊接套管上，然后依次往鋼管主體內(nèi)裝入密封件、前壓組件、第一橡膠密封組件、后壓組件，利用加壓螺母將法蘭片Ⅱ和法蘭片Ⅰ連接固定。