[其他]泵举反循环钻进法及其装置

说明书

本发明涉及一种反循环钻进的方法及设备，用于水文、水井钻探及工程桩基孔的施工。

现有技术的反循环钻进技术，其砂石泵都放置在地面上或平台上工作。钻头切削下岩屑后，通过泵的吸水管从空心钻杆内将含岩屑的循环液吸出排到地面。这种所谓的泵吸反循环法只利用了泵的吸程，而完全没有利用泵的扬程作用，即泵举的作用。该种钻机的全部钻具，包括钻杆、主钻杆（方钻杆）、水龙头以及吸入胶管，排气注水的设备等都安装在砂石泵的吸入管道上，管路长，接头弯管多，因而流动阻力大，水头损失严重。加之钻杆内循环液浓度高，比重大，因而管内水位比管外水位有一定的液位差。尤其是当钻杆长，流速高时，更增加了这种液位差。从而对吸浆造成不利影响，使泵的作用不能得到充分发挥。这个缺点使钻进速度和钻孔浓度受到很大限制。有效钻孔深度仅仅为百米左右。另外，为实现泵吸反循环，须配有真空泵或注水泵以及相应的辅设管路。稍有进气，泵的真空度破坏，即无法钻进。而且，每次接换钻杆时，都必须向泵内注水排气。加之钻杆采用法兰联接，工序繁锁，增加了大量辅助工时。

本发明的任务在于避免现有技术中的上述不足之处，而提出一种改泵吸为泵举，主要利用泵的扬程，同时也利用吸程的所谓泵举反循环钻进方法及其相应的专用设备。该法能改善泵的工作条件，充分发挥泵的潜力，大大增加钻井深度和钻进速度。并使操作简便，减少辅助工时。

本发明的任务是通过以下途径来完成的：

将砂石泵和电机组合为一个整体成为潜入式砂石泵机组，安装在方钻杆（主动钻杆）的下端，钻杆的上端，潜入井内水中工作。

这种工艺，主要是利用泵的扬程将循环液及岩屑推举出地面，同时也利用吸程。泵一进入水中就可以抽水钻进。随着砂石泵潜入深度的不同，泵的工作状态就发生变化。泵潜入越深，工作效能越佳，钻井的深度及速度都有显著增加，所以希望尽可能增加潜入深度。

为实施上述泵举反循环钻进法而专门设计的设备主要包括潜入式砂石泵机组和供电装置。

本发明的泵举反循环钻进装置，包括公知的方钻杆、钻杆、电机、砂石泵和水龙头，其特征在于将砂石泵和电机组成一个整体成为潜入式砂石泵机组，安装在方钻杆和钻杆之间。

以下结合附图描述泵举反循环钻进装置的一个实施例。

图1是泵举反循环钻进装置图。

图2是水龙头的供电装置图。

图3是砂石泵机组结构图。

图4是方钻杆电缆布置的横向剖视图。

图1描述了泵举反循环钻进装置，它有公知的方钻杆（2）、钻杆（5）、转盘（3）、水龙头（1）和钻头（19）。

图中，由砂石泵和电机合为一体的潜入式砂石泵机组（4）同轴接入方钻杆（2）与孔内钻杆（5）之间，砂石泵的排出管与方钻杆（2）的下端以法兰相联，砂石泵的吸入管与钻杆（5）相联。钻进时，转盘（3）拨动主动方钻杆（2）、砂石泵机组（4）、钻杆（5），带动钻头（19）回转。含岩屑的循环液因砂石泵的抽吸、举送沿钻杆向上，经水龙头（1）排出地表。经沉淀后，水重新流回井内，形成一个循环系统。

在钻进过程中，砂石泵机组（4）随同钻杆一起下降，下降的幅度为方钻杆的长度。接换钻杆时，先将整个钻杆提起，用转盘（3）夹住，在砂石泵机组（4）与原来的钻杆之间增加新钻杆。采用本发明的潜入式砂石泵机组后，因不再需要抽真空和严格的密封，在砂石泵机组（4）的下端和钻杆5之间可以采用锥螺纹锁接头（16），见图3，大大方便了装卸并且比法兰联接同柱度高。

在钻进过程中，砂石泵机组（4）随钻杆一同转动，为了给旋转的电机供电，可以在水龙头（1）上设置一种专用的供电装置。参见图2，嵌在绝缘物（20）内的三个滑环导电器（7）通过固定蕊管（21）外的端盘（22）和龙头体（23）与方钻杆联为一体，随方钻杆一起转动。三个固定的电刷送电器（6）贴紧在三个滑环导电器（7）上，三个滑环导电器分别与砂石泵机组（4）上的密封接线盒（8）相连，从而完成了对旋转的电机供电。

参见图4，滑环导电器（7）与密封接线盒（8）之间的电缆线为敷设方便起见，可使电缆线（24）从方钻杆的角钢（25）与钢管（26）之间隙通过。