[发明专利]一种土壤和地下水原位修复用单管喷射导向一体化钻具

权利要求书

1.一种土壤和地下水原位修复用单管喷射导向一体化钻具，包括密封内钻杆(1)、外钻杆(2)、外钻杆接头(3)、单管封隔器(4)、喷射节(5)、钻具主体(6)和导向装置(7)，其中，所述密封内钻杆(1)包括内钻杆(101)、密封钻杆扶正圈(102)和孔用弹性挡圈(103)，所述内钻杆(101)之间采取插接连接，形成由所述内钻杆(101)中心孔组成的中间流道，以实现钻杆之间的快速连接；所述外钻杆(2)采用螺纹连接，且设置有双台阶金属密封装置，用于防止高压液体的泄露；所述单管封隔器(4)的胶囊(402)通过胶囊上部压圈(403)和胶囊上部压圈(404)包覆于封隔器外筒(401)外壁上，当钻具处于喷射状态时，上下两个所述单管封隔器(4)膨胀，以防止地层的交叉污染，减小施工过程中返浆和冒浆；所述钻具主体(6)包括钻具内钻杆(602)、阀芯外筒(603)、反向密封壳体(613)和三个阀芯a(605)、阀芯b(609)和阀芯c(611)，所述阀芯a(605)控制中间流道的启闭，所述阀芯b(609)控制所述钻具主体(6)的安装，所述阀芯c(611)控制井底喷射钻具下部流道的启闭，所述钻具主体(6)采取插接连接，以实现井底喷射钻具的快速装配和精准装配，所述阀芯a(605)和阀芯c(611)用于实现钻机钻进、喷射注入的高压切割和低压注药的流道切换。

2.根据权利要求1所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，内钻杆(101)之间采取插接连接，形成由内钻杆(101)中心孔组成的中间流道，以实现钻杆之间的快速连接；内钻杆(101)与钻具内钻杆(602)采用插接连接，且在钻具内钻杆(602)设置O型圈(601)，以减少中间流道液体的泄露。

3.根据权限要求1所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，外钻杆(2)采用双台阶金属密封，以减少液体的泄露；在外钻杆(2)与密封内钻杆(1)之间设有密封钻杆扶正圈(102)和孔用弹性挡圈(103)，以保证密封内钻杆(1)安装和运行过程的稳定性。

4.根据权限要求1所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，单管封隔器(4)的外筒(401)设有孔，用于将封隔器外筒(401)和钻具内钻杆(602)环空的流体引入封隔器外筒(401)与胶囊(402)之间，使胶囊(402)膨胀，有效防止返浆和地面冒浆。

5.根据权限要求1所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，钻进时，向外钻杆(2)和密封钻杆(1)环空流道通入压力较低的水，低压水从环空流道流入公接头(610)的流道中，阀芯c(611)与弹簧c(612)处于自然状态，阀芯c(611)下部流道保持通畅，低压水通过导向钻接头(701)到达导向钻头(702)，起到润滑的作用。

6.根据权限要求1所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，当钻进到达预定深度后，向外钻杆(2)和密封钻杆(1)环空流道通入高压水，高压水到达阀芯c(611)，推动阀芯c(611)向下运动，下部流道封闭，高压水存储于环空流道使单管封隔器(4)张开，封闭钻杆与井壁之间的环空，以防治返浆和冒浆；且高压水从喷射节外筒(502)上开设的螺纹孔喷出，切割和重构地层，增大修复液注入的距离。

7.根据权利要求1所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，在通入高压水一段时间后，向密封钻杆(1)中间流道通入低压修复液，修复液经过钻具内钻杆(602)到达阀芯a(604)，使阀芯a(604)向下运动，修复液从通孔(615)流入环空流道，流入环空流道的修复液经公接头(610)流道到达阀芯c(611)，推动阀芯c(611)向下运动堵住下部流道，使修复液从中间流道赋存于环空流道，单管封隔器(4)在修复液压力的作用下张开，起到封隔作用，防治修复液与地层的交叉污染。

8.根据权利要求5和7所述的土壤和地下水原位修复用单管导向井底喷射钻具，其特征在于，阀芯c(611)在高压水和低压修复液的压力下，向下运动，堵住下部流道，弹簧c(612)与施工条件适配。