[发明专利]一种用于黄土层无液相钻井系统及其使用方法

说明书

本发明涉及钻井施工技术领域，具体涉及一种用于黄土层无液相钻井系统及其使用方法，通过钻井装置进行钻井施工，当井孔钻好后通过垂吊系统将井管吊入井孔内，然后通过封固装置封固井管与井内壁之间缝隙，通过该系统避免了井漏现象，防止泄露导致污染。

所属技术领域

本发明涉及钻井施工技术领域，具体涉及一种用于黄土层无液相钻井系统及其使用方法。

背景技术

黄土表层结构疏松并存在天然裂缝，在钻井施工中，易发生井漏，堵漏影响钻井时效，井漏严重时造成井架基础下陷、钻井液通过表层裂缝通道泄漏出井场外，造成环境污染。

机械洛阳铲采用特制的直径与井径一致的简易机械洛阳铲，利用卷扬机作为施工提升动力，靠自重及下落加速度进行挖土和垂直运输，机械洛阳铲施工不受地形条件限制，适用于黄土层。但现有的洛阳铲的常规施工深度一般在20-25米，可以保证控孔壁与水平地面垂直，但在40米及40米以上的深度无法保证垂直度。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种用于黄土层无液相钻井系统及其使用方法，尤其是采用洛阳铲实现钻井操作，提升了垂直小口径钻井的速度，并利用封固装置将井管与井壁之间填充发泡剂，从而在发泡剂固化后在井管外环空实现固井，避免井漏现象，防止泄露导致污染。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于黄土层无液相钻井系统，至少包括井管，还包括用于钻井的钻井装置、用于吊装井管的垂吊系统及用于封固井管与井内壁之间缝隙的封固装置。

所述的钻井装置包括洛阳铲、卷扬机组、钢丝绳和三脚支架，三脚支架位于待钻井位置的正上方，位于待钻井位置正上方的三脚支架上还连接有滑轮，钢丝绳一端穿过滑轮与用于钻井的洛阳铲连接，钢丝绳另一端卷扬机组连接。

所述的垂吊系统包括垂吊装置、井字形支架、夹管夹和紧绳器，垂吊装置的吊绳上连接夹管夹和紧绳器，井字形支架中心形成的矩形方孔尺寸大于井口直径，井字形支架水平设置于井口正上方，井字形支架中心形成的矩形方孔正对井口，吊绳上连接的夹管夹夹紧井管，并再通过绳上连接的紧绳器将井管逐步垂直向井下垂吊。

所述的垂吊装置为钻机塔架、扒杆或起重机。

所述的封固装置包括液体混合头、两组活塞泵和一组空压气泵，两组活塞泵的入口分别通过管线与两种发泡原料连接，空压气泵的出口和两组活塞泵22的出口通过管线延伸至液体混合头内。

所述的洛阳铲包括通过两个铲头和至少4根加装钢管形成的钢管架，两个铲头相对设置形成圆形，加装钢管形成的钢管架一端均匀分布于两个铲头上方圆周上，加装钢管形成的钢管架另一端用于与钢丝绳一端连接。

一种用于黄土层无液相钻井系统的使用方法包括上述任意一项所述的一种用于黄土层无液相钻井系统，包括以下步骤

步骤一：先将钻井装置中的三脚支架安装在待钻井的井孔正上方，然后调整洛阳铲的位置使洛阳铲的中心位置与待钻井的井孔中心位置相对应，最后启动卷扬机组带动钢丝绳所连接的洛阳铲进行钻井施工；

步骤二：在步骤一的基础上，当待钻井的井孔施工完毕后，启动垂吊系统中的垂吊装置将井管吊入施工完毕后的井孔内，在井管吊入前先将井字形支架设置在施工完毕后的井孔上方，井字形支架中心形成的矩形方孔正对井孔中心位置，然后通过垂吊装置上的吊绳所连接的夹管夹和紧绳器将井管锁紧，然后将井管吊入施工完毕后的井孔内；

步骤三：在步骤二的基础上，启动封固装置进行井管外壁与井孔内壁之间的封固，先通过两组活塞泵及空压气泵将两种不同的原料按照输送流量比例通过管线输送到液体混合头内进行混合成发泡剂，然后将液体混合头出液口的一端伸入井管外壁与井孔内壁之间的缝隙内，最后由下向上吊起液体混合头进行封固填充。