[发明专利]一种反向填砾装置及反向填砾方法

说明书

本发明公开了一种反向填砾装置及反向填砾方法，涉及地浸钻孔技术领域，包括投砾罐、水池、第一管路和第二管路，所述投砾罐的底部设置有进液口，所述水池与所述进液口通过所述第一管路连通，所述第一管路上设置有动力结构，所述第二管路的一端与所述第一管路连通，所述第二管路的另一端与井连通，所述投砾罐的顶部设置有出液口，所述出液口与所述第二管路连通，所述投砾罐还开设有装填口，所述装填口用于向所述投砾罐内装填砾石。本发明能够实现冲水、投砾、间歇投砾及小流量投砾等多种功能，提高二次成井工艺过程中反向填砾工艺的可控性与成功率。

技术领域

本发明涉及地浸钻孔技术领域，特别是涉及一种反向填砾装置及反向填砾方法。

背景技术

影响地浸钻孔的质量和效率主要是两方面：钻探设备和工艺技术。地浸钻孔常规采用一台钻机完成从裸眼钻进到完井的全部工序，在钻井过程中对钻速起到决定作用的是钻机、钻具和泥浆泵，根据钻孔深度和负载来选取钻机。在超深地浸钻孔工程中，为了提高效率和钻孔质量，我们引进逆向注浆、反向填砾等新工艺技术。但这些工艺技术之间的衔接需要很多辅助时间，例如水泥浆的侯凝时间等。同时不同阶段对钻机和泥浆泵功率的要求也不一样，全程使用同一钻机和泥浆泵容易造成功率的浪费。为了解决这些问题，提出了一种从工艺流程和技术改进上提高地浸矿山钻孔效率的方法：二次成井工艺。二次成井工艺将传统的地浸钻孔工程拆分成三个独立的工艺过程：钻井工程、成建井工程和洗孔工程，结合不同工艺过程的需求优选了钻机型号、泥浆泵型号、泥浆类型等。二次成井工艺技术在工艺和工序两方面对原有地浸钻井技术进行了大幅创新和改进，提高了钻井的质量和效率，可为实现深部砂岩铀矿的高效精准开采提供技术基础，同时本技术的工业化应用也将为矿山企业降低成本。

二次成井工艺分为两个部分：钻井工程、成建井工程阶段。

钻井工程阶段：采用大功率钻机完成裸眼孔钻进，下套管和注水泥三个工序。

(1)在裸眼钻进阶段，井下管柱为：三牙轮钻头+钻铤+钻杆。采用大排量泥浆泵以提高钻速。

(2)完成裸眼孔钻进后，根据测井结果和施工设计单下PVC套管到指点深度。

(3)利用钻杆充当注浆管，采用滑套式逆向注浆装置完成注浆作业。

完成逆向注浆作业后，大功率钻机即可搬离井场，继续进行下一钻孔的裸眼孔钻进施工。随后将小功率钻机搬到该井口处，进入成建井阶段。

成建井工程阶段：采用小功率钻机完成切割套管、下内置过滤器和反向投砾作业。

(1)根据测井结果确定矿层位置和切割位置，采用切割器+钻杆完成切割作业，后用扩孔器清理切割段井壁。

(2)切割完成后，利用投砾管下放内置过滤器和反响投砾装置到切割位置，利用小功率泵完成投砾作业，所投砾石为人造砾石。

上述可见，二次成井工艺技术已经成为目前中国地浸矿山钻井施工的主要工艺技术，而逆向投砾作为整个工艺的最后一个技术环节，对成井质量尤其重要。

目前采用的投砾工艺主要是利用泥浆泵进行，即将人造砾石与水充分混合后，利用泥浆泵进行泵吸。此方法地面管路简单，但效率较低，主要原因是反向填砾采用的人造砾石密度低于清水，无法与清水充分混合，泥浆泵无法均匀吸入砾料。同时，因为无法控制砾料吸入速度，也就无法对整个投砾过程的节奏进行掌握，经常发生短时间泵入过多砾石造成堵塞，投砾质量难以保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种反向填砾装置及反向填砾方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现冲水、投砾、间歇投砾及小流量投砾等多种功能，提高二次成井工艺过程中反向填砾工艺的可控性与成功率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：