用于水平定向钻进工程地质勘察的孔口防涌水装置

1.本实用新型涉及钻杆钻进技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于水平定向钻进工程地质勘察的孔口防涌水装置。


背景技术：

2.随着我国基础设施建设的加快，在高海拔、大埋深的山区建设铁路、公路的需求越来越大。传统的垂直钻孔地质勘察无法真实全面的反应出隧道设计沿线的地质情况，而且勘察效率低、成本高、施工难度大。针对这种情况，采用水平定向钻进技术进行隧道工程地质勘察的方法应运而生。
3.水平定向钻进工程地质勘察是将垂直孔改为沿隧道轴线的水平钻孔，在超长距离大埋深隧道地质勘察中，可以有效反映隧道沿线地质情况，且设备可布置在隧道出入口处，避免了设备在复杂地形下的搬迁，具有显著的技术和经济优势。
4.采用水平定向钻进技术进行高海拔山区条件下超长距离大埋深隧道的地质勘察，因山体内部情况复杂，沿隧道设计轴线钻进过程中有很大的可能会钻遇富含水地层。在地层产生大量涌水的情况时，为了降低损失、减小对环境的影响、保证工程施工的继续进行，必须在钻孔口安装防涌水装置进行止水。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
6.本实用新型还有一个目的是提供一种用于水平定向钻进工程地质勘察的孔口防涌水装置。本装置结构简单，钻孔发生涌水时，可对孔口进行密封，进而提升钻孔内泥浆循环的压力，平衡地层中的水压，从而达到止水的目的。本装置适用于地层涌水、涌水点较多的情况，能够确保水平定向钻进工程地质勘察的顺利进行。
7.为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于水平定向钻进工程地质勘察的孔口防涌水装置，包括：
8.止水装置，其连接在套管未进入孔口的一端，用于在钻杆钻进含水层时，堵住大量涌水；
9.压力测试装置，其套设在所述套管未进入孔口的端部，且与所述止水装置连接，所述压力测试装置背离所述止水装置的一端固定在孔口处，用于检测套管内的涌水压力。
10.优选的是，所述止水装置包括壳体、支撑管、液压开关、液压输送管、若干活塞、若干密封胶芯，所述壳体套接在所述支撑管上形成内部为空腔的连接管，若干密封胶芯间隔设置在所述支撑管内，所述液压开关和所述液压输送管设置在所述连接管的空腔内，所述活塞一端连接所述液压输送管、另一端连接所述密封胶芯。
11.优选的是，所述止水装置与所述压力测试装置连接处设置有密封圈。
12.优选的是，所述压力测试装置包括法兰钢筒、测压管、压力表、截止阀、平行阀、排渣管、压力控制阀，所述法兰钢筒套设在所述套管未进入孔口的端部，所述测压管穿过所述
法兰钢筒与所述套管连通，所述测压管上设置有平行阀、压力表和截止阀，所述排渣管穿过所述法兰钢筒与所述套管连通，所述排渣管上设置有压力控制阀。
13.优选的是，所述排渣管距离孔口的距离小于所述测压管距离孔口的距离。
14.优选的是，所述法兰钢筒采用若干紧固螺栓将其固定在所述套管上。
15.优选的是，所述压力测试装置背离所述止水装置的一端采用可伸缩支杆固定在孔口处。
16.本实用新型至少包括以下有益效果：
17.在钻孔发生涌水时，可对孔口进行密封，进而通过提升钻孔内泥浆循环的压力，平衡地层中的水压，从而达到止水的目的；
18.本装置适用于地层涌水、涌水点较多的情况，能够确保水平定向钻进工程地质勘察的顺利进行。
19.本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
20.图1为本实用新型一种用于水平定向钻进工程地质勘察的孔口防涌水装置的整体结构示意图。
21.附图标记：钻杆1、密封胶芯2、液压输送管3、液压开关4、支撑管5、活塞6、密封圈7、法兰钢筒8、压力表9、截止阀10、平行阀11、排渣管12、压力控制阀13、可伸缩支杆14、壳体15、测压管16、套管17
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
23.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“水平”、“一端”、“端部”、“背离”、“内部”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.本实用新型提供一种用于水平定向钻进工程地质勘察的孔口防涌水装置的具体实施例，如图1所示，包括：
25.止水装置，其连接在套管17的末端，用于在钻杆1钻进含水层时，堵住地层涌水；套管17，其伸入水平定向钻进的孔口内，套管17水平定向钻进时，套管17末端有较短的一段端部未钻进在孔口内，钻杆1水平钻进时，钻杆1在套管17内钻进。
26.所述止水装置包括壳体15、支撑管5、液压开关4、液压输送管3、若干活塞6、若干密封胶芯2，所述壳体15套接在所述支撑管5上形成内部为空腔的连接管，若干密封胶芯2上下间隔设置在所述支撑管5内，所述液压开关4和所述液压输送管3设置在所述连接管的空腔内，所述活塞6一端连接所述液压输送管3、另一端连接所述密封胶芯2。
27.需要说明的是，密封胶芯2材质为弹性橡胶，变径容许范围满足钻杆1与钻杆1接头部位的直径变化量，封堵时在钻杆1任何部位都可形成紧密密封，封堵结束后可迅速恢复原
状；密封胶芯2工作时外观上在内侧上下两端皆向内倾斜，使得钻杆1在封堵时也可缓慢钻进，磨损严重时易更换。
28.压力测试装置，其套设在所述套管17的末端，且与所述止水装置连接，所述压力测试装置背离所述止水装置的一端固定在孔口处，用于检测套管17内的涌水压力。
29.所述止水装置与所述压力测试装置之间设置有密封圈7。
30.所述压力测试装置包括法兰钢筒8、测压管16、压力表9、截止阀10、平行阀11、排渣管12、压力控制阀13，所述法兰钢筒8套设在所述套管17的末端，所述测压管16穿过所述法兰钢筒8与所述套管17连通，所述测压管16上设置有平行阀11、压力表9和截止阀10，所述排渣管12上设置有压力控制阀13。
31.所述平行阀11能配合止水装置的开合实现“软处理”，减小压力激振。
32.所述排渣管12距离孔口的距离小于所述测压管16距离孔口的距离。孔内涌水量增大时，可调节钻孔内的泥浆压力，平衡地层水压，达到止水的目的。排渣管12的开口较大，可满足正常状态下的孔内泥浆返浆和孔内岩屑的正常排出。
33.所述法兰钢筒8采用若干紧固螺栓将其固定在所述套管17上。安装紧固螺栓的连接处和开口处均垫有密封垫圈，减少浆液因压力过大而发生的渗漏。
34.所述压力测试装置背离所述止水装置的一端采用可伸缩支杆14固定在孔口处。可伸缩支杆14与地面牢牢固定，可伸缩支杆14在法兰钢筒8上共设有4个，可提高整个防涌水装置的稳定性与安全性。
35.该孔口防涌水装置的工作原理为：孔口防涌水装置最初与套管17和地面牢固在一起，孔内泥浆压力测试装置处的平行阀11处于关闭状态，排渣管12连接的压力控制阀13处于打开状态，保证孔内泥浆能携带孔内岩屑正常排出；正常钻进过程中，密封胶芯2处于舒张状态，钻杆1从密封胶芯2中部穿孔而过；当钻杆1钻进到富含水地层时，钻孔发生涌水，孔内压力增大，泥浆返浆量增加，此时停止钻进；按下液压开关4，通过液压输送管3迅速将压力传递给活塞6，进而在支撑管5的作用下推动密封胶芯2向中心收缩，形成与钻杆1紧密密封的锥形密封胶芯2；紧接着关闭排渣管12的压力控制阀13，泥浆逐渐充满整个密闭空间，压力随之增大，缓慢平衡地层水压；打开平行阀11，通过压力表9观测此时钻孔内泥浆压力大小，进而保持钻杆1的缓慢钻进，同时观测压力表9示数的变化；根据压力表9示数变化调节压力控制阀13的开关状态，使排渣管12保持小流量返浆和岩屑的正常排出。当地层涌水结束时，完全打开排渣管12的压力控制阀13，关闭平行阀11，活塞6拉动密封胶芯2恢复正常状态，封堵止水工作结束。
36.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。