气举反循环钻进装置的制作方法

1.本发明涉及气举反循环水文水井钻探技术领域，具体地，涉及一种气举反循环钻进装置。

背景技术：

2.在相关技术中，气举反循环钻进装置中的进气管设置在钻杆中，以向钻孔内通气，并使泥沙沿着钻杆和进气管之间向上流动排出，排沙量小且容易使钻杆磨损，且在相关技术中，气举反循环钻进装置没有防止泥沙回流的结构，且在安装钻杆时需要使钻杆和钻孔之间预留较大的垂直空间，同时在相关技术中，在具有斜坡的工作环境中钻孔较为困难，容易产生偏差。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

4.为此，本发明的实施例提出一种结构简单，寿命长，应用范围广的气举反循环钻进装置。

5.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置，包括：

6.斜孔座和动力装置，所述动力装置可枢转地设在所述斜孔座上。

7.所述斜孔座包括：

8.下座，所述下座上设有用于套管穿过的开口；

9.上座，所述上座上设有用于所述套管穿过的第一通孔，所述上座具有相对的第一端和第二端，所述上座的第一端和所述下座的可枢转地相连；和

10.调节组件，所述上座的第二端和所述下座通过所述调节组件相连，用于调节所述上座和所述下座之间的枢转角度；

11.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置，具有结构简单、减小因安装面水平度造成的误差、安全性高和应用范围广的优点。

12.在一些实施例中，所述动力装置包括门架和动力头，所述动力头可枢转地设在所述门架上；

13.所述门架包括：

14.第一立柱，所述第一立柱可枢转地设在所述上座上；

15.第二立柱，所述第二立柱可枢转地设在所述上座上，且与所述第一立柱沿第一水平方向间隔设置；

16.主横梁，所述主横梁可滑动地设于所述第一立柱和所述第二立柱之间；

17.所述动力头可枢转地与所述主横梁相连。

18.在一些实施例中，所述门架还包括第一副横梁、第二副横梁和第三副横梁，所述第一副横梁分别与所述第一立柱和所述第二立柱相连，且与所述动力头在前后方向上相邻，所述第二副横梁分别与所述第一立柱和所述第二立柱相连，且在上下方向上与所述第一副

横梁相间隔，所述第三副横梁分别与所述第一立柱和所述第二立柱相连，且在前后方向上与所述第二副横梁相对。

19.在一些实施例中，所述门架还包括耐磨层，所述耐磨层分别设在所述第一立柱和所述主横梁之间和所述第二立柱和所述主横梁之间。

20.在一些实施例中，所述气举反循环钻进装置还包括：

21.气体供给装置，所述气体供给装置用于提供气体介质；

22.第一进气管，所述第一进气管的第一端与所述气体供给装置相连；

23.第二进气管，所述第二进气管与所述第一进气管的第二端相连；

24.钻杆，所述钻杆的部分套设在所述第二进气管中，所述钻杆的另外部分露出于所述第二进气管上端并与所述动力装置相连；

25.排渣管，所述排渣管的第一端与所述动力装置相连，所述排渣管的第二端与沉渣装置相连；

26.第一阀门，所述第一阀门设在所述第一进气管上；

27.第二阀门，所述第二阀门与所述第一阀门间隔设在所述第一进气管上；

28.u型管，所述动力头通过所述u型管与所述排渣管相连。

29.在一些实施例中，所述排渣管包括第一子管和第二子管，所述第一子管的第一端与所述钻杆相连，所述第一子管的第二端与所述第二子管的第一端相连，所述第二子管的第二端与所述沉渣装置相连；

30.所述第一子管和所述第二子管通过弧形管相连；

31.所述第一子管上设有第三阀门。

32.在一些实施例中，所述沉渣装置包括多个沉淀池，多个所述沉淀池依次相连，且多个所述沉淀池的上端开口，且每个所述沉淀池的高度沿水流方向依次降低。

33.在一些实施例中，每个所述沉淀池的高度沿水流方向依次降低。

34.在一些实施例中，每个所述沉淀池内设有用于过滤的格栅。

附图说明

35.图1是根据本发明实施例所述的气举反循环钻进装置部分结构示意图。

36.图2是根据本发明实施例所述的斜孔座结构示意图。

37.图3是根据本发明实施例所述的气举反循环钻进装置结构示意图。

38.图4是根据本发明实施例所述的动力装置结构示意图。

39.图5是图4中a处结构示意图。

40.图6是根据本发明实施例所述的沉渣装置示意图。

41.附图标记：

42.气举反循环钻进装置1000，

43.斜孔座10，下座11，上座12，第一通孔121，调节组件13，

44.动力装置20，门架21，第一立柱211，第二立柱212，主横梁213，第一副横梁214，第二副横梁215，第三副横梁216，耐磨层217，动力头22，

45.气体供给装置30，第一进气管40，第一阀门401，第二阀门402，第二进气管50，钻杆60，排渣管70，第一子管701，第三阀门7011，第二子管702，弧形管703，u型管80，沉渣装置

90，沉淀池901。

具体实施方式

46.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

47.如图1-图6所示，根据本发明实施例的气举反循环钻进装置100包括斜孔座10和动力装置20，动力装置20可枢转地设在斜孔座10上。

48.其中，斜孔座10包括下座11、上座12和调节组件13。下座11上设有用于套管穿过的开口。

49.上座12上设有用于套管穿过的第一通孔121，上座12具有相对的第一端和第二端，上座12的第一端和下座11的可枢转地相连。

50.上座12的第二端和下座11通过调节组件13相连，用于调节上座12和下座11之间的枢转角度。

51.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，上座12与下座11的第二端可枢转地相连，可以使上座12以下座11第二端为端点进行旋转，进而使上座12和下座11之间形成一个倾角，上座12的第一端通过调节组件13与下座11相连，通过对调节组件13的长度(从上座12的第二端到下座11之间调节组件13的长度)进行调节，以调节上座12和下座11之间的夹角。其中，调节组件13的长度越长，则上座12和下座11之间的夹角越大。其中，上座12和下座11之间的夹角不超过90

°

。

52.可以理解的是，当需要在具有一定坡度的环境中(斜坡)进行打孔作业时，套管与钻机(气举反循环钻机等)需要保持同轴，则需要通过对调节组件13的长度进行调节，以使安装在上座12上的钻机与套筒同轴。其中，调节组件133可以通过是气压缸、液压缸、电机等驱动。

53.同时，动力装置20可枢转地设在斜孔座10上，可以通过调节动力装置20与斜孔座10之间的夹角，在后续的安装过程中，由于动力装置20与斜孔座10存在一定角度，进而降低了安装钻杆60所需的高度，使钻杆60便于安装且由于安装高度降低，增加了施工安全性。

54.因此，根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，具有结构简单、减小因安装面水平度造成的误差、安全性高和应用范围广的优点。

55.在一些具体的实施例中，调节组件13可以是由驱动装置驱动的伸缩杆，折叠支架等。

56.在一些实施例中，动力装置20包括门架21和动力头22，动力头22可枢转地设在门架21上。

57.其中，门架21包括第一立柱211、第二立柱212和主横梁213。第一立柱211可枢转地设在上座12上。

58.第二立柱212可枢转地设在上座12上，且与第一立柱211沿第一水平方向间隔设置。

59.主横梁213可滑动地设于第一立柱211和第二立柱212之间。动力头22可枢转地与主横梁213相连。

60.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，动力头22可枢转地设在门架21

上，可以便于后续钻杆60的安装。具体地，在气举反循环钻机工作过程中，钻杆60首先需要伸入到钻孔内，此时则需要使动力头22和钻孔之间预留一个钻杆60的长度。而当动力头22可摆动地安装在门架21上时，将动力头22进行旋转，此时安钻管时，可以根据动力头22偏转的角度确定动力头22与钻孔之间的垂直距离，可以理解的是，动力头22偏转角度越大，动力头22与钻孔之间所需的垂直距离越小。其中，动力头22偏转角度在1

°?

90

°

，优选地，动力头22偏转角度为45

°

61.可以理解的是，根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000具有结构简单，操作安全，便于安装的优点。

62.在一些实施例中，门架21还包括第一副横梁214、第二副横梁215和第三副横梁216，第一副横梁214分别与第一立柱211和第二立柱212相连，且与动力头22在前后方向上相邻，第二副横梁215分别与第一立柱211和第二立柱212相连，且在上下方向上与第一副横梁214相间隔，第三副横梁216分别与第一立柱211和第二立柱212相连，且在前后方向上与第二副横梁215相对。

63.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，通过第一副横梁214可以和驱动装置相连，进而可以使驱动装置通过第一副横梁214同时对第一立柱211和第二立柱212进行控制以调节第一立柱211和第二立柱212与斜孔座10之间的角度，同时由于通过第一副横梁214同时控制，可以保证第一立柱211和第二立柱212转动的角度相同。

64.通过第二副横梁215和第三副横梁216可以进一步加强第一立柱211和第二立柱212之间结构的稳定性，同时通过第二副横梁215和第三副横梁216可以对动力头22的摆动角度进行限制。

65.在一些实施例中，门架21还包括耐磨层217，耐磨层217分别设在第一立柱211和主横梁213之间和第二立柱212和主横梁213之间。

66.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，通过耐磨层217还可以减少门架21的磨损，进而延长门架21的使用寿命。在一些具体地实施例中，耐磨层217可以用于调节门架21中其它部件之间的垂直度。

67.在一些实施例中，气举反循环钻进装置1000还包括气体供给装置30、第一进气管40、第二进气管50、钻杆60、排渣管70、第一阀门401、第二阀门402和u型管80。

68.气体供给装置30用于提供气体介质。第一进气管40的第一端与气体供给装置30相连。第二进气管50与第一进气管40的第二端相连。

69.钻杆60的部分套设在第二进气管50中，钻杆60的另外部分露出于第二进气管50上端并与动力装置20相连。

70.排渣管70的第一端与动力装置20相连，排渣管70的第二端与沉渣装置90相连。

71.第一阀门401设在第一进气管40上。第二阀门402与第一阀门401间隔设在第一进气管40上。动力头22通过u型管80与排渣管70相连。

72.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，第二进气管50的部分位于钻孔中，气体供给装置30通过第一进气管40向第二进气管50中提供空气介质，优选地，气体供给装置30用于向第二进气管50中提供压缩空气，压缩空气进入第二进气管50后，压缩空气对钻孔内的泥浆加压，使泥浆通过钻杆60向排渣管70流动，并通过排渣管70排入沉渣装置90中进行沉淀。其中，经沉渣装置90沉淀后的清水可以再次排入钻孔中进行利用。

73.通过第一阀门401可以控制压缩空气进入第二气管的流量，进而可以控制对泥浆施加的压力，以控制泥浆的排出速度。

74.通过在第一进气管40上设置与第一阀门401间隔的第二阀门402，可以进一步控制从空气供给装置中输送而来的压缩空气的流量，进而进一步对泥浆的排出速度进行控制。

75.动力头22通过u型管80与排渣管70相连可以有效防止在泥浆排出过程中，发生倒流现象，导致泥浆排出速度减缓，甚至泥浆排出停止。

76.可以里的是，根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，压缩空气从钻杆60的外周侧想钻孔内的泥浆加压，可以使泥浆从钻杆60进入排渣管70中，进而可以对第二进气管50的内壁进行防护，延长了第二进气管50的使用寿命。

77.在一些实施例中，排渣管70包括第一子管701和第二子管702，第一子管701的第一端与钻杆60相连，第一子管701的第二端与第二子管702的第一端相连，第二子管702的第二端与沉渣装置90相连。第一子管701和第二子管702通过弧形管703相连。第一子管701上设有第三阀门7011。

78.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，第一子管701和第二子管702通过弧形管703相连，可以进一步防止在泥浆排出过程中，泥浆发生倒流，且第二子管702向下延伸，可以使进入到第二子管702502中的泥浆通过重力自动排出。可以理解的是，弧形管703可以是鹅颈管。

79.通过第三阀门7011的设置，可以进一步防止泥浆排出过程中，泥浆发生倒流。

80.在一些实施例中，沉渣装置90包括多个沉淀池901，多个沉淀池901依次相连，且多个沉淀池901的上端开口。

81.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，通过多个沉淀池901对从排渣管70中输送而来的泥浆进行沉淀，使比重较大的泥沙在多个沉淀池901中沉淀后，可以对多次沉淀后的废水再次进行利用，其中，每个沉淀池901之间可以通过泵相连。

82.在一些实施例中，每个沉淀池901的高度沿水流方向依次降低。

83.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，由于水流方向每个沉淀池901的高度逐渐降低，进而可以使多个沉淀池901内的经过沉淀的废水通过溢流的方式逐渐向后六区，进而可以减少成本。

84.在一些实施例中，每个沉淀池901内设有用于过滤的格栅。

85.根据本发明实施例的气举反循环钻进装置1000，通过格栅可以进一步对每个沉淀池901内的废水进行过滤。其中，每个沉淀池901的进水口位于栅栏下方，出水口位于栅栏上方。

86.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

87.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三

个等，除非另有明确具体的限定。

88.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

89.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

90.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

91.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。技术特征：

1.一种气举反循环钻进装置，其特征在于，包括：斜孔座；和动力装置，所述动力装置可枢转地设在所述斜孔座上；所述斜孔座包括：下座，所述下座上设有用于套管穿过的开口；上座，所述上座上设有用于所述套管穿过的第一通孔，所述上座具有相对的第一端和第二端，所述上座的第一端和所述下座的可枢转地相连；和调节组件，所述上座的第二端和所述下座通过所述调节组件相连，用于调节所述上座和所述下座之间的枢转角度。2.根据权利要求1所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，所述动力装置包括门架和动力头，所述动力头可枢转地设在所述门架上；所述门架包括：第一立柱，所述第一立柱可枢转地设在所述上座上；第二立柱，所述第二立柱可枢转地设在所述上座上，且与所述第一立柱沿第一水平方向间隔设置；主横梁，所述主横梁可滑动地设于所述第一立柱和所述第二立柱之间；所述动力头可枢转地与所述主横梁相连。3.根据权利要求2所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，所述门架还包括第一副横梁、第二副横梁和第三副横梁，所述第一副横梁分别与所述第一立柱和所述第二立柱相连，且与所述动力头在前后方向上相邻，所述第二副横梁分别与所述第一立柱和所述第二立柱相连，且在上下方向上与所述第一副横梁相间隔，所述第三副横梁分别与所述第一立柱和所述第二立柱相连，且在前后方向上与所述第二副横梁相对。4.根据权利要求2所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，所述门架还包括耐磨层，所述耐磨层分别设在所述第一立柱和所述主横梁之间和所述第二立柱和所述主横梁之间。5.根据权利要求2所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，还包括：气体供给装置，所述气体供给装置用于提供气体介质；第一进气管，所述第一进气管的第一端与所述气体供给装置相连；第二进气管，所述第二进气管与所述第一进气管的第二端相连；钻杆，所述钻杆的部分套设在所述第二进气管中，所述钻杆的另外部分露出于所述第二进气管上端并与所述动力装置相连；排渣管，所述排渣管的第一端与所述动力装置相连，所述排渣管的第二端与沉渣装置相连；第一阀门，所述第一阀门设在所述第一进气管上；第二阀门，所述第二阀门与所述第一阀门间隔设在所述第一进气管上；u型管，所述动力头通过所述u型管与所述排渣管相连。6.根据权利要求5所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，所述排渣管包括第一子管和第二子管，所述第一子管的第一端与所述钻杆相连，所述第一子管的第二端与所述第二子管的第一端相连，所述第二子管的第二端与所述沉渣装置相连；所述第一子管和所述第二子管通过弧形管相连；

所述第一子管上设有第三阀门。7.根据权利要求1所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，所述沉渣装置包括多个沉淀池，多个所述沉淀池依次相连，且多个所述沉淀池的上端开口，且每个所述沉淀池的高度沿水流方向依次降低。8.根据权利要求7所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，每个所述沉淀池的高度沿水流方向依次降低。9.根据权利要求7所述的气举反循环钻进装置，其特征在于，每个所述沉淀池内设有用于过滤的格栅。

技术总结

本发明公开一种气举反循环钻进装置，所述气举反循环钻进装置包括斜孔座和动力装置，所述动力装置可枢转地设在所述斜孔座上，其中，所述斜孔座包括下座、上座和调节组件，所述下座上设有用于套管穿过的开口，所述上座上设有用于所述套管穿过的第一通孔，所述上座具有相对的第一端和第二端，所述上座的第一端和所述下座的可枢转地相连，所述上座的第二端和所述下座通过所述调节组件相连，用于调节所述上座和所述下座之间的枢转角度。本发明实施例的气举反循环钻进装置，具有结构简单、减小因安装面水平度造成的误差、安全性高和应用范围广的优点。优点。优点。

技术研发人员：陈小青 曹斌祥 江城树 刘金

受保护的技术使用者：徐州景安重工机械制造有限公司

技术研发日：2021.05.21

技术公布日：2022/3/29