自灌式插管注浆完井工具的制作方法

专利2025-05-13  2


本发明属于注浆及固井,具体涉及一种自灌式插管注浆完井工具。


背景技术:

1、在矿产开发钻井后为了加固和稳定井孔,需要通过套管向井孔中灌注水泥浆,利用水泥浆填充井孔内部的岩石裂隙和空洞,能够增强岩体的力学性质,提高地质体的整体稳定性和承载能力,防止岩体塌方、岩层变形或坍塌等事故。现有的套管大多采用钢管,同时套管靠近井底的一端设有能够自动封闭的浮阀,灌浆时将注浆管插入套管中,通过注浆管输出一定压力的水泥浆将浮阀的翻板顶开,实现水泥浆注入井孔中,当水泥浆停止输出时,翻板自动封闭套管。然而对于一些含有酸性、腐蚀性物质的地质环境,钢管易被腐蚀破坏,导致套管的使用寿命较低。

2、目前,为了满足矿产开发的需求,对于含有酸性、腐蚀性物质的矿井,多使用pvc材质的低压套管。由于低压套管对压力敏感,无法通过水泥浆打开浮阀的方式进行灌浆,否则易造成低压套管爆管。低压套管在注浆完毕后,多采用压力座封的方式,对低压套管靠近井底和井口的两侧分别进行密封。压力座封是在注浆管的外侧固定两个环形限位块,低压套管靠近井底一侧的内壁上设有环形台阶,利用注浆管的重力使得靠近井底一侧的环形限位块与环形台阶抵接,另一个环形限位块与低压套管的内壁螺纹固定连接,实现对套管的座封,待井孔中的水泥浆凝固后取出注浆管。

3、然而在钻井时泥浆中的石子等异物易掉落在低压套管的环形台阶上,导致环形台阶与环形限位块密封不严,当井孔中灌注水泥浆的量或压力较大时,水泥浆回通过环形台阶与环形限位块之间的缝隙向低压套管中渗透,使得低压套管内渗入大量水泥浆,造成矿井后续投产使用的设备无法顺利下井。更严重的是当位于井口的环形限位块与低压套管密封严密时,会使得低压套管中的水泥浆压力不断升高,当相邻低压套管相互连接处的丝扣处承受不住压力时,低压套管会由内向外破裂,从而造成整井报废,降低矿井注浆完井施工的稳定性。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明提供了一种自灌式插管注浆完井工具,以便解决现有技术中的不足,本发明能够对套管进行有效座封,从而避免水泥浆进入套管或导致其破裂,提高矿井注浆完井施工的稳定性。

2、本发明的技术方案是:一种自灌式插管注浆完井工具,配置连接于井孔中的套管上,注浆管通过套管向井孔注浆后对套管进行封闭,包括插座管同轴设置在所述套管中,所述插座管与套管的内壁固定密封连接,滑块设置在所述插座管中,所述滑块与插座管的内壁抵接,滑块上沿插座管的中心线方向开设有通孔,水泥浆经过所述通孔注入井孔中,翻板铰接于插座管靠近井底的一端,所述翻板与滑块的一端抵接,弹性件设置于所述翻板的铰接轴上,用于带动翻板向靠近插座管的一侧翻转,撞针固设在所述注浆管的端部,所述撞针推动滑块向下移动滑出插座管,使得翻板扣合在插座管上将其封闭。

3、优选的,所述插座管的一侧沿其径向方向开设有限位孔,所述限位孔中穿设有挡销,所述挡销沿其中心线方向与限位孔滑动连接,滑块的外侧绕其周向开设有环形限位槽,所述挡销的一端伸入环形限位槽中且与其抵接。

4、优选的,所述插座管的内壁上设有第一环形台阶且与其中心线同轴,所述第一环形台阶位于插座管靠近井底的一端,所述滑块的外侧固设有弧形凸起,且与插座管的中心线同轴,所述弧形凸起与第一环形台阶抵接,滑块滑出插座管时,所述翻板扣合在第一环形台阶上且与其抵接。

5、优选的,所述第一环形台阶上固设有o型圈,弧形凸起与所述o型圈抵接,翻板扣合时与o型圈抵接。

6、优选的,所述插座管靠近井口的一侧开设有第二环形台阶,所述注浆管的端部固设有插头管,且与注浆管的中心线同轴,所述插头管与第二环形台阶配合连接,所述撞针的一端与插头管固定连接,且与插头管的中心线相互平行。

7、优选的,所述撞针采用管型,所述管型与插头管的中心线同轴,且与插头管可拆卸固定连接。

8、优选的,所述通孔远离翻板的一端设有十字型连接架,所述十字型连接架分别与通孔的中心线相互垂直,十字型连接架的端部与通孔的内壁固定连接。

9、优选的,所述插座管靠近井口的一端内侧设有倒角,所述注浆管的外侧固设有扶正翼,所述扶正翼与倒角配合连接。

10、优选的,还包括引鞋、外套管,所述外套管套装固定在插座管的外侧,外套管与套管的内壁固定密封连接,所述引鞋固定在外套管远离井口的一端。

11、优选的,所述引鞋的内部中空设置,且与外套管连通,引鞋上环绕开设有多个出浆孔,所述出浆孔与引鞋的内部连通。

12、与现有技术相比,本发明提供的一种自灌式插管注浆完井工具,通过插座管、滑块配合使用,使得在灌浆时翻板与插座管无法闭合,插座管处于打开状态,水泥浆通过滑块上的通孔注入井孔,无需通过水泥浆的压力打开翻板进行注浆,实现无法承受大排量、大压力的低压套管等特殊井型的自灌浆,同时在灌浆后利用注浆管驱动撞针推动滑块向下移动滑出插座管,翻板自动扣合在插座管上对其进行封闭,对套管进行有效座封,从而避免水泥浆进入套管或导致其破裂,提高矿井注浆完井施工的稳定性。



技术特征:

1.一种自灌式插管注浆完井工具,配置连接于井孔中的套管上,注浆管通过套管向井孔注浆后对套管进行封闭,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述插座管(2)的一侧沿其径向方向开设有限位孔(20),所述限位孔(20)中穿设有挡销(21),所述挡销(21)沿其中心线方向与限位孔(20)滑动连接,滑块(4)的外侧绕其周向开设有环形限位槽(40),所述挡销(21)的一端伸入环形限位槽(40)中且与其抵接。

3.根据权利要求1所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述插座管(2)的内壁上设有第一环形台阶且与其中心线同轴,所述第一环形台阶位于插座管(2)靠近井底的一端,所述滑块(4)的外侧固设有弧形凸起,且与插座管(2)的中心线同轴,所述弧形凸起与第一环形台阶抵接,滑块(4)滑出插座管(2)时,所述翻板(3)扣合在第一环形台阶上且与其抵接。

4.根据权利要求3所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述第一环形台阶上固设有o型圈(22),弧形凸起与所述o型圈(22)抵接,翻板(3)扣合时与o型圈(22)抵接。

5.根据权利要求1所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述插座管(2)靠近井口的一侧开设有第二环形台阶,所述注浆管的端部固设有插头管(1),且与注浆管的中心线同轴,所述插头管(1)与第二环形台阶配合连接,所述撞针(11)的一端与插头管(1)固定连接,且与插头管(1)的中心线相互平行。

6.根据权利要求5所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述撞针(11)采用管型,所述管型与插头管(1)的中心线同轴,且与插头管(1)可拆卸固定连接。

7.根据权利要求1所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述通孔远离翻板(3)的一端设有十字型连接架(41),所述十字型连接架(41)分别与通孔的中心线相互垂直,十字型连接架(41)的端部与通孔的内壁固定连接。

8.根据权利要求1所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述插座管(2)靠近井口的一端内侧设有倒角,所述注浆管的外侧固设有扶正翼(12),所述扶正翼(12)与倒角配合连接。

9.根据权利要求1所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,还包括:引鞋(5)、外套管(6),所述外套管(6)套装固定在插座管(2)的外侧,外套管(6)与套管的内壁固定密封连接,所述引鞋(5)固定在外套管(6)远离井口的一端。

10.根据权利要求9所述的自灌式插管注浆完井工具,其特征在于,所述引鞋(5)的内部中空设置,且与外套管(6)连通,引鞋(5)上环绕开设有多个出浆孔(50),所述出浆孔(50)与引鞋(5)的内部连通。


技术总结
本发明涉及一种自灌式插管注浆完井工具,属于注浆及固井技术领域,配置连接于井孔中的套管上,包括插座管同轴设置在套管中,滑块设置在插座管中,滑块上沿插座管的中心线方向开设有通孔,翻板铰接于插座管靠近井底的一端翻板与滑块的一端抵接,弹性件设置于翻板的铰接轴上,撞针固设在所述注浆管的端部,本发明能够使得在灌浆时翻板与插座管无法闭合,水泥浆通过滑块上的通孔注入井孔,实现无法承受大排量、大压力的低压套管等特殊井型的自灌浆,同时在灌浆后利用注浆管驱动撞针推动滑块向下移动滑出插座管,翻板自动扣合在插座管上对其进行封闭,对套管进行有效座封,从而避免水泥浆进入低压套管或导致其破裂,提高矿井注浆完井施工的稳定性。

技术研发人员:俱养社,陈佳旺,张健科,马向利,刘石,张平,余刚
受保护的技术使用者:西安合聚创思智慧科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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