[发明专利]一种水射流扩孔与局部注浆结合的钻具及固孔工艺方法

说明书

本发明公开了一种水射流扩孔与局部注浆结合的钻具及固孔工艺方法，包括从下到上依次连接的钻头、水射流钻具、单向接头、螺旋钻杆、封隔钻具、双壁高压密封钻杆和高压双壁送水器。井下钻孔施工钻遇破碎带时，下入该钻具组合进行回转水射流扩孔，以扩大破碎带有效孔径，然后通过封隔钻具实现孔内局部封隔后再进行孔内注浆固孔；该方法将水射流扩孔与局部封隔注浆结合，水泥浆液可深入破碎区，提高水泥注浆可靠性和固孔效果，而且二次钻进钻孔轨迹不偏离原轨迹，有利于继续钻进成孔，对煤矿井下瓦斯抽采钻孔快速通过塌孔段，提供了有效的解决手段。

技术领域

本发明属于煤矿井下钻探技术领域，涉及一种煤矿井下瓦斯抽采孔破碎孔段钻进工艺，是水射流扩孔与注浆结合的一体化工艺方法，具体涉及一种水射流扩孔与局部注浆结合的钻具及固孔工艺方法。

背景技术

随着煤矿开采条件越来越复杂，井下瓦斯等灾害治理要求更加严格，煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工要求越来越高，而对于定向钻孔施工而言，要求尽可能按设计深度和钻进层位进行钻进施工，这就不可避免会出现钻遇地质构造、煤岩层破碎带等结构不稳定地层的情况。目前，钻遇破碎带导致无法钻进施工时，一般采取调整钻进轨迹层位绕过、回转扩孔或注浆固孔等几种形式。

其中，通过调整钻进轨迹绕开，常常也出现无法通过破碎带，而且绕过破碎带时钻孔轨迹和钻进层位需要很大调整，施工难度增加同时对设计作较大调整，不符合预期施工要求；对于回转扩孔处理方式，仅在少数情况下能解决处理后顺利钻进通过；而注浆固孔方式，采用的是全孔注浆，即密封孔口后进行注浆，全孔段注浆水泥消耗量大，对深孔进行处理时水泥浆很充分压入破碎区域，注浆效果很差，而且重新钻进扫孔时钻孔容易偏离原轨迹，需要反复多次注浆处理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供一种水射流扩孔与局部注浆结合的钻具及固孔工艺方法，主要解决井下钻孔施工破碎带塌孔问题，采用水射流扩孔和局部注浆结合的一体化扫孔固孔工艺，实现破碎带有效注浆保护，保证后续钻进施工钻孔稳定。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种水射流扩孔与局部注浆结合的钻具，包括依次连接的钻头、水射流钻具、单向接头、螺旋钻杆、封隔钻具、双壁高压密封钻杆和高压双壁送水器；

所述封隔钻具包括同轴的外管、内管、外管和内管之间的环空流道以及内管的中心通道；所述外管沿轴向依次为外管母接头、第一外管体、第二外管体和外管公接头，第一外管体外壁依次套有膨胀胶筒和胶筒保护层，在膨胀胶筒覆盖的第一外管体侧壁上沿轴向依次设有膨胀腔单向阀和泄压孔，第一外管体和内管之间为所述环空流道，第二外管体内壁紧贴内管外壁，在第二外管体侧壁设有径向的定位销；所述内管外壁依次设有环形的安装槽、环形凸台和定位槽；安装槽位于内管端部，在安装槽处套有中心插接接头且中心插接接头外侧为所述外管母接头；在环形凸台两侧的内管外分别套有紧贴内管外壁和第二外管体内壁的第一活塞和第二活塞，且第一活塞与所述膨胀腔单向阀相对，第二活塞与所述泄压孔相对，在第二活塞端面和第二外管体端面之间设有与内管同轴的弹簧；环形凸台上设有径向的泄压单向阀；

所述双壁高压密封钻杆的内壁与所述内管密封连接，外壁与所述外管密封连接，水流能依次通过高压双壁送水器中心通道、双壁高压密封钻杆中心通道、封隔钻具中心通道、螺旋钻杆中心通道和单向接头流至水射流钻具的喷嘴喷出对破碎带孔壁进行水射流扩孔；

所述双壁高压密封钻杆的内壁与外壁之间的水流能流入所述环空流道并推动第一活塞带动内管轴向移动，水流通过膨胀腔单向阀使膨胀胶筒膨胀对钻孔进行封隔；

水泥浆能依次通过高压双壁送水器中心通道、双壁高压密封钻杆中心通道、封隔钻具中心通道、螺旋钻杆中心通道、单向接头和水射流钻具进行局部注浆。

本发明还包括如下技术特征：