[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

说明书

本发明公开了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、外钻杆、单管封隔器、喷射节、钻具主体和导向装置。其中，内钻杆之间采取插接的形式连接，由内钻杆中心孔组成了中间流道，实现了钻杆的快速连接；外钻杆采用双台阶金属密封螺纹连接，防止了高压液体的泄露；单管封隔器的胶囊通过胶囊压圈包覆于封隔器外筒外壁，注入时单管封隔器膨胀，防止了地层的交叉污染；钻具主体包括钻具内钻杆、阀芯外筒和反向密封壳体等，钻具主体采取插接的方式连接，实现了井底喷射钻具的快速装配和精准装配，阀芯a和c实现了钻进、注入的流道切换；本发明能解决现有技术中注入修复设备连接复杂困难的问题，可水平钻进提高了施工效率。

技术领域

本发明涉及土壤及地下水原位修复领域，尤其涉及一种土壤和地下水原位修复用单管喷射导向一体化钻具。

背景技术

土壤和地下水污染已呈现从点状污染向带状和面状污染发展的态势，原位注入方法因无需开挖、可减少污染物暴露、施工影响小成为污染场地修复的发展方向。

典型的原位修复技术有循环井、压裂注入和喷射注入，其中喷射注入可使药剂切割重构地层，实现较好的混合效果，但与此同时也会出现一系列技术难题，即由于水的喷射速度大，容易引起返浆和地面冒浆的情况，传统的垂直喷射注入技术在修复大面积污染区域时，采用垂直钻进喷射，修复效率低，因此水平井喷射注入修复技术成为了研究热点。但采用双管导向钻水平井进行修复，井底钻具不易拆卸，对施工造成了麻烦。

针对上述中的相关技术，传统的注入设备在注入修复过程中会存在有返浆和地面冒浆的缺陷，垂直钻进喷射修复效率低，双管导向钻进喷射设备拆卸困难。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于土壤和地下水原位修复的单管导向井底喷射钻具，以解决现有技术中出现的返浆、地面冒浆、垂直钻进喷射施工效率低、现有双管导向喷射注入装备拆卸难的问题，提高了钻机在污染场地修复时的施工效率。

本发明公开了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、外钻杆、外钻杆接头、单管封隔器、喷射节、钻具主体和导向装置。其中，密封内钻杆包括内钻杆、密封钻杆扶正圈和孔用弹性挡圈组成，内钻杆之间采取插接的形式连接，形成了由内钻杆中心孔组成的中间流道，实现了钻杆之间的快速连接；外钻杆采用螺纹连接，且设计有双台阶金属密封装置，防止了高压液体的泄露；单管封隔器的胶囊通过胶囊压圈包覆于封隔器外筒外壁上，当钻具处于喷射状态时，上下两个单管封隔器膨胀，防止了地层的交叉污染，减小了施工过程中返浆、冒浆的问题；钻具主体包括钻具内钻杆、阀芯外筒、反向密封壳体和三个阀芯等部件，阀芯a控制中间流道的启闭，阀芯b控制钻具主体的安装，阀芯c控制井底喷射钻具下部流道的启闭，钻具主体采取插接的方式连接，实现了井底喷射钻具的快速装配和精准装配，阀芯a和阀芯c实现了钻机钻进、喷射注入的高压切割和低压注药的流道切换。

进一步地，所述内钻杆上端采取插接的形式与上部内钻杆连接，另一端与钻具内钻杆插接，形成了中间贯通的中间流道，钻具内钻杆上端设计O型圈，防止了中间流道流体的泄露。

进一步地，所述外钻杆为双台阶螺纹密封的标准钻杆，与内钻杆形成了环空流道，双台阶金属密封机构的设计可大幅度减少环控流体的泄露。

进一步地，所述单管封隔器包含封隔器外筒、胶囊、胶囊上部压圈、胶囊下部压圈和胶囊底座，胶囊硫化于胶囊底座之上，通过胶囊上部压圈和胶囊下部压圈固定于封隔器外筒侧壁，封隔器外筒上设有小孔，可保证环空流体流入封隔器外筒与胶囊之间使封隔器膨胀。

进一步地，所述上端单管封隔器一端通过外钻杆接头与外钻杆连接，另一端通过转换接头与喷射节连接，且与钻具内钻杆形成了环空流道。

进一步地，所述喷射节一端通过转换接头与上端单管封隔器连接，另一端与下端单管封隔器外筒螺纹连接，且与钻具内钻杆形成了环空流道。