一种可调节式钻孔成井填砾装置的制作方法

本实用新型涉及地质钻孔成井用填砾装置，具体涉及喷嘴位置、混合室长度可调的引射器，盛装介质的罐体，引射器与罐体的连接管道。

背景技术：

目前地浸采铀钻孔、水文水井、参数井多采用填砾式结构，过滤器与孔壁环状间隙需用一定粒径的石英砂填充，填充质量直接影响钻孔与矿层段的连通性，也即影响钻孔涌水量。影响过滤器填充质量的因素很多，包括钻孔冲洗液性能、石英砂粒径、环状间隙大小、填砾速度等，其中填砾速度较为难控制。当前常用的填砾设备主要有渣浆泵和自制填砾装置，自制填砾装置相比渣浆泵结构简单，维护成本低，不需要动力源，应用较为广泛。自制填砾装置工作原理(如图1)简述为，与泥浆泵通过三通相连，泥浆泵泵送的清水分流，一部分清水泵送至罐体，清水进入罐体与石英砂混合后一同被泵送出罐体出口，出口处与下端引射器引射入口相连。另一部分清水泵送至喷嘴工作入口，在喷射出口形成射流卷吸，石英砂与清水混合介质便被卷吸、推送至与孔底联通的管道中，清水携带石英砂被泵送至孔底完成填砾工序。

所说的上述自制填砾装置存在问题有：

1、喷嘴抽吸效果不理想。主要原因表现为喷嘴引射能力不够。笔者尝试引入引射器代替喷嘴，但工作入口质量流量由钻孔深度决定，也即引射器背压决定。而工作入口给定不同质量流量时，引射器产生的射流卷吸效果不同，填砾装置工作效率不能达到最佳，进而影响钻孔成井质量。

2、当前应用的填砾装置不可卸荷。在填砾装置工作过程中，如混合介质流经管道出现卡堵，直接表现为罐体内部压力和泥浆泵工作压力升高。当前结构如罐体压力过大无法正常填砾时，需停止泥浆泵泵送清水，打开球阀与法兰盘泄压，工序繁琐并且存在安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种可调节式钻孔成井填砾装置，以解决现有填砾装置引射效果不好，填砾效率低，钻孔成井质量不理想的问题，同时提高填砾装置安全性。

本实用新型用于将工作流体(清水)和混合介质(石英砂、清水)通过强引射卷吸作用，快速泵送至孔底完成填砾工作。

本实用新型包括罐体、可调式引射器和连接管道，罐体上部为圆柱形，罐体下部为锥形，罐体上安装有压力表和安全阀，压力表用于测量罐体内的压力，安全阀为卸荷阀；罐体设置有石英砂注入口、清水注入口、石英砂与清水混合物出口，石英砂注入口设置闸阀，清水注入口通过第一球阀与连接管道连通，连接管道与三通连通，罐体下部的石英砂与清水混合物出口通过第二球阀与可调式引射器的引射入口连通，可调式引射器的混合介质出口通过第三球阀与三通连通；可调式引射器的工作介质入口与管道连通；

所述的可调式引射器包括有喷嘴、中间段和尾段，喷嘴与中间段螺纹连接，中间段与尾段螺纹连接，喷嘴、中间段和尾段依次连通；喷嘴具有工作介质入口，中间段具有引射入口和吸入室，尾段具有混合室、扩散室和混合介质出口。喷嘴与混合室之间的距离通过螺纹可调。喷嘴内部表层的材质为硬质合金。

本实用新型的工作流程：

关闭三通与罐体的第一球阀、罐体与可调式引射器的第二球阀；罐体内从石英砂注入口盛装设计体积的石英砂后，闸阀封闭；根据孔深用泥浆泵泵送一定质量流量清水，待孔口返浆流量稳定后打开三通与罐体之间的第一球阀；罐体压力表数值与泥浆泵压力表数值相近后打开罐体与可调式引射器之间的第三球阀。调节可调式引射器的喷嘴与混合室距离，待引射效果得到提升后，对混合室的长度进行微调，石英砂便被清水携带泵送至孔底完成成井工作。

本实用新型的工作原理：

一定速度的工作介质(清水)射入吸入室，射流的紊乱扩散作用使得引射入口(清水与石英砂混合介质出口)处形成低压区，引射入口处清水与石英砂混合的引射介质便被吸入，工作介质与引射介质混合后流经混合室、扩散室变为混合介质，混合介质注入孔底。在喷嘴与混合室的长度和直径、扩散室长度一定的条件下，引射系数随喷嘴与混合室距离的减小急剧增大，同时还要兼顾泥浆泵的最大背压。本实用新型的可调式引射器的喷嘴与混合室的距离可通过螺纹调节，在保证背压小于泥浆泵设计最大泵压值的情况，逐渐减小喷嘴与混合室的距离使引射系数达到最大。引射系数随混合室长度的增大而减小，混合室的长度对引射系数影响相对较小，在调整喷嘴与混合室的长度达到最优值后，调节混合室长度进行微调。

本实用新型通过调节可调式引射器的喷嘴与混合室之间的距离，实现对泥浆泵提供不同流量、最大背压时，使引射器引射系数达到最大，提升该装置填砾工作效率，也即提高钻孔成井质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意视图

图2为本实用新型的可调节式引射器剖面视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括罐体10、可调式引射器8和连接管道2，罐体10上部为圆柱形，罐体10下部为锥形，罐体10上安装有压力表6和安全阀11，压力表6用于测量罐体10内的压力，安全阀11为卸荷阀；罐体10设置有石英砂注入口13、清水注入口12、石英砂与清水混合物出口14，石英砂注入口13设置闸阀7，清水注入口12通过第一球阀3与连接管道2连通，连接管道2与三通1连通，罐体10下部的石英砂与清水混合物出口14通过第二球阀5与可调式引射器8的引射入口8022连通，可调式引射器8的混合介质出口8033通过第三球阀4与三通1连通；可调式引射器8的工作介质入口8011与管道9连通。

如图2所示，所述的可调式引射器8包括有喷嘴801、中间段802和尾段803，喷嘴801与中间段802螺纹连接，中间段802与尾段803螺纹连接，喷嘴801、中间段802和尾段803依次连通；喷嘴801具有工作介质入口8011，中间段802具有引射入口8022和吸入室8021，尾段803具有混合室8031、扩散室8032和混合介质出口8033。喷嘴801与混合室8031之间的距离通过螺纹可调。喷嘴801内部表层的材质为硬质合金。

本实用新型的工作流程：

关闭三通1与罐体10的第一球阀3、罐体10与可调式引射器8的第二球阀5；罐体10内从石英砂注入口13盛装设计体积的石英砂后，闸阀7封闭；根据孔深用泥浆泵泵送一定质量流量清水，待孔口返浆流量稳定后打开三通1与罐体10之间的第一球阀3；罐体10压力表数值与泥浆泵压力表数值相近后打开罐体10与可调式引射器8之间的第三球阀4。调节可调式引射器8的喷嘴801与混合室8031距离，待引射效果得到提升后，对混合室8031的长度进行微调，石英砂便被清水携带泵送至孔底完成成井工作。

本实用新型的工作原理：

一定速度的工作介质A(清水)射入吸入室8021，射流的紊乱扩散作用使得引射入口8022(清水与石英砂混合介质出口)处形成低压区，引射入口8022处清水与石英砂混合的引射介质B便被吸入，工作介质A与引射介质B混合后流经混合室8031、扩散室8032变为混合介质C，混合介质C注入孔底。在喷嘴801与混合室8031的长度和直径、扩散室8032长度一定的条件下，引射系数随喷嘴801与混合室8031距离的减小急剧增大，同时还要兼顾泥浆泵的最大背压。本实用新型的可调式引射器8的喷嘴801与混合室8031的距离可通过螺纹调节，在保证背压小于泥浆泵设计最大泵压值的情况，逐渐减小喷嘴801与混合室8031的距离使引射系数达到最大。引射系数随混合室8031长度的增大而减小，混合室8031的长度对引射系数影响相对较小，在调整喷嘴801与混合室8031的长度达到最优值后，调节混合室长度进行微调。

本实用新型通过调节可调式引射器8的喷嘴801与混合室8031之间的距离，实现对泥浆泵提供不同流量、最大背压时，使引射器引射系数达到最大，提升该装置填砾工作效率，也即提高钻孔成井质量。