反向注浆装置

276 编辑：中冶有色技术网来源：新地能源工程技术有限公司

2024-01-24 11:58:48

权利要求书： 1.一种反向注浆装置，其特征在于，其包括：定向钻机(1)的钻杆(3)，在钻杆(3)上安装的扩孔器(5)，扩孔器(5)的前端的钻杆(3)上安装的密封短节(4)，在钻机扩孔器(5)的后端的钻杆(3)上安装的旋转密封短节(7)；

旋转密封短节(7)经管道(8)连接泥浆泵(9)，泥浆泵(9)经管道连接泥浆罐(11)，泥浆罐(11)中设置振动筛(10)，振动筛(10)的入料口与泥浆池(6)中设置的水泵(12)出口管道连接，其中泥浆池(6)设置于钻杆出土端，用于收集钻杆出土端冒出后的废弃泥浆，振动筛(10)用于对水泵吸入的废弃泥浆进行筛分，泥浆泵(9)用于将泥浆罐中筛分后的泥浆经管道和旋转密封短节(7)注入钻杆(3)内。

2.根据权利要求1所述的反向注浆装置，其特征在于，密封短节(4)的口径与钻杆(3)同径。

3.根据权利要求1所述的反向注浆装置，其特征在于，旋转密封短节(7)的前端与扩孔器(5)口径相同，后端与钻杆(3)口径相同。

4.根据权利要求1所述的反向注浆装置，其特征在于，泥浆泵(9)是撬装泥浆泵。

5.根据权利要求1所述的反向注浆装置，其特征在于，泥浆罐(11)的体积为10?50立方米。

6.根据权利要求1所述的反向注浆装置，其特征在于，振动筛(10)的筛孔尺寸为40目、

60目或80目。

7.根据权利要求1所述的反向注浆装置，其特征在于，密封短节(4)为一管状结构，包括管状主体部(401)，与钻杆连接的一端为截头锥形的连接部(403)，连接部(403)的端口用封堵盲板(402)封堵，该截头锥形的连接部具有外螺纹与钻杆的内螺纹配合，该密封短节的另一端与扩孔器的一端连接，该密封短节的另一端具有带内螺纹的接口(404)与扩孔器一端的外螺纹配合。

8.根据权利要求1或7所述的反向注浆装置，其特征在于，旋转密封短节(7)具有与扩孔器或钻杆连接的第一端部(701)和与管道(8)连接的第二端部(702)，中间的管状部分(703)插入两个轴承(704)内，两个轴承(704)的两端套有用于密封的两个环形橡胶垫圈(705)，两个轴承的与管状部分相反的一端连接所述与管道(8)连接的第二端部(702)。

9.根据权利要求8所述的反向注浆装置，其特征在于，与扩孔器或钻杆连接的第一端部(701)具有内螺纹，与管道(8)连接的第二端部(702)具有外螺纹。

说明书：一种反向注浆装置技术领域[0001] 本实用新型属于单向注浆穿越扩孔阶段出土点反出泥浆回收利用装置，具体涉及一种反向注浆装置。

背景技术[0002] 随着国家日益壮大，经济飞速发展，环境保护意识也在不断提高，非开挖定向钻铺管已被广泛应用在地下管线建设工程中。相对于传统使用的开挖式铺管，定向钻铺管具有

工期短、效率高、环境破坏少、不影响地面人们日常工作、出行等优势。定向钻铺管的过程中

使用的定向钻泥浆具有降温、润滑、排渣、水力导向、保护孔壁等重要作用。但使用定向钻泥

浆后产生的废弃泥浆含有大量的有害物质，对环境卫生影响大，不能随意排放。目前最常用

的处理方式就是运到政府环保部门指定的地点进行倾倒，但废弃泥浆是液态的，易流动，需

要用专门的罐车运输，费用高昂。

实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种反向注浆装置，该单向注浆大大提高了钻井液的利用率，更好地起到润滑、排渣等的作用，有利于孔的形成，而且

这样操作不会两个方向冒浆，有利于泥浆的收集重复利用。本装置不仅有利于泥浆性能的

发挥，还能使泥浆反复利用从而节约成本，尤其是岩石穿越等特殊地质的穿越施工，更能大

大节约成本。

[0004] 根据本实用新型的一个方面，提供一种反向注浆装置，其包括：定向钻机的钻杆，在钻杆上安装的扩孔器，扩孔器的前端(入土方向)的钻杆上安装的的密封短节，在钻机扩

孔器的后端(出土方向)的钻杆上安装的旋转密封短节；

[0005] 旋转密封短节经软管连接泥浆泵(例如柱塞式泵)，泥浆泵经管道连接泥浆罐，泥浆罐中设置振动筛，振动筛的入料口与泥浆池中设置的水泵(杆泵)出口管道连接，其中泥

浆池(出钻坑)设置于钻杆出土端，用于收集钻杆出土端冒出后的废弃泥浆，振动筛用于对

水泵(杆泵)吸入的废弃泥浆进行筛分，泥浆泵用于将泥浆罐中筛分后的泥浆经管道和旋转

密封短节注入钻杆内。在定向钻机的钻进口处具有入钻坑。

[0006] 进一步地，密封短节的口径与钻杆同径。密封短节长度可为400?800mm，例如450?600mm，进一步例如460mm。

[0007] 进一步地，旋转密封短节的前端与扩孔器口径相同，后端与钻杆口径相同。旋转密封短节长度可为500?900mm，例如500?700mm，进一步约570mm。

[0008] 从入土方向向出土方向依次连接钻杆、密封短节、扩孔器、钻杆、旋转密封短节。安装扩孔器后需要与旋转密封短节进行连接一次，随着扩孔器不断钻进，拆卸下旋转密封短

节更换为钻杆再连接旋转密封短节。

[0009] 泥浆泵例如可以是3HS?250型撬装泥浆泵，泥浆罐可以为方形，体积可以为10?50立方米，例如20立方米，例如外形尺寸(长×宽×高)：6100×2100×2500mm。

[0010] 振动筛例如为规格型号：ZE?200(长×宽×高)3.54×2.25×2.83m；筛孔尺寸范围例如为40目、60目、80目。

[0011] 杆泵例如为7.5KW杆泵。[0012] 进一步地，密封短节为一管状结构，包括管状主体部，与钻杆连接的一端为截头锥形的连接部，连接部的端口用封堵盲板封堵，该截头锥形的连接部具有外螺纹与钻杆的内

螺纹配合，该密封短节的另一端与扩孔器的一端连接，该密封短节的另一端具有带内螺纹

的接口与扩孔器一端的外螺纹配合。

[0013] 进一步地，旋转密封短节具有与扩孔器或钻杆连接的第一端部和与管道(通常软管)连接的第二端部，中间的管状部分插入两个轴承内，两个轴承的两端套有用于密封的两

个环形橡胶垫圈，两个轴承的与管状部分相反的一端连接(例如通过焊接连接)所述与管道

(通常软管)连接的第二端部。旋转密封短节的作用和功能是让后端管道(软管)不随着钻杆

旋转，通过密封橡胶垫圈保证钻杆旋转、泥浆不泄漏，旋转密封短节主要是靠中间的两个轴

承(可焊接在一起)承担旋转功能，旋转密封短节通过螺纹连接方式与扩孔器口和钻杆连

接。

[0014] 进一步地，与扩孔器或钻杆连接的第一端部具有内螺纹，与管道(通常软管)连接的第二端部具有外螺纹。

[0015] 泥浆从泥浆池(出钻坑)中经杆泵输送到振动筛，除去残渣后进入泥浆罐，然后通过泥浆泵经由旋转密封短节输送回钻杆。

[0016] 本实用新型进一步提供了使用上述装置的反向注浆工艺，包括以下步骤：[0017] A)将扩孔器的近钻机入土端(与扩孔器直接连接)用密封短节封死，将泥浆通过泥浆泵由泥浆罐经管道、旋转密封短节打进钻杆，使得泥浆不会流向入土端；

[0018] B)在钻杆出土端冒出后的废弃泥浆引至泥浆池，通过水泵(杆泵)抽入振动筛，经振动筛过滤筛分除去残渣后进入泥浆罐，经过滤后的泥浆使用外挂泵(泥浆泵)经旋转密封

短节重新注入钻杆，钻孔结束后的泥浆引入泥浆池。

[0019] 本实用新型的优点：[0020] 本实用新型的反向注浆装置大大提高了钻井液的利用率，更好地起到润滑、排渣等的作用，有利于孔的形成，而且这样操作不会两个方向冒浆，有利于泥浆的收集重复利

用。本工艺不仅有利于泥浆性能的发挥，还能使泥浆反复利用从而节约成本，尤其是岩石穿

越等特殊地质的穿越施工，更能大大节约成本。

附图说明[0021] 图1是本实用新型的反向注浆装置示意图。[0022] 图2是钻杆、密封短节、扩孔器、旋转密封短节的安装示意图。[0023] 图3是密封短节结构示意图。[0024] 图4是旋转密封短节结构示意图。[0025] 图5为泥浆循环过程示意图。具体实施方式[0026] 以下结合附图和具体实施例来进一步说明本实用新型。[0027] 如图1所示，一种反向注浆装置，其包括：定向钻机1的钻杆3，在钻杆3上安装的扩孔器5，扩孔器5的前端(入土方向)的钻杆3上安装(例如长度460mm)密封短节4，在钻机扩孔

器5的后端(出土方向)的钻杆3上安装(例如长度约570mm)旋转密封短节7；

[0028] 旋转密封短节7经管道(软管)8连接(柱塞式)泥浆泵9，泥浆泵9经管道连接泥浆罐11，泥浆罐11中设置振动筛10，振动筛10的入料口与泥浆池6中设置的水泵(杆泵)12出口管

道连接，其中泥浆池6(出钻坑)设置于钻杆出土端，用于收集钻杆出土端冒出后的废弃泥

浆，振动筛10用于对水泵吸入的废弃泥浆进行筛分，泥浆泵9用于将泥浆罐中筛分后的泥浆

经管道和旋转密封短节注入钻杆3内。在定向钻机1的钻进口处具有入钻坑2。

[0029] 在一个实施方案中，密封短节4的口径与钻杆同径。[0030] 在进一步的实施方案中，旋转密封短节7的前端与扩孔器5口径相同，后端与钻杆口径相同。

[0031] 图2示出了从入土方向向出土方向依次连接的钻杆、密封短节、扩孔器、钻杆、旋转密封短节。安装扩孔器后需要与旋转密封短节进行连接一次，随着扩孔器不断钻进，拆卸下

旋转密封短节更换为钻杆再连接旋转密封短节。

[0032] 泥浆泵例如可以是3HS?250型撬装泥浆泵，泥浆罐可以为方形，体积可以为10?50立方米，例如20立方米，例如外形尺寸(长×宽×高)：6100×2100×2500mm。

[0033] 振动筛例如为规格型号：ZE?200(长×宽×高)3.54×2.25×2.83。筛孔尺寸范围：40目、60目、80目。

[0034] 杆泵例如为7.5KW杆泵。[0035] 如图3所示，密封短节4为一管状结构，包括管状主体部401，与钻杆连接的一端为截头锥形的连接部403，连接部403的端口用封堵盲板402封堵，该截头锥形的连接部具有外

螺纹与钻杆的内螺纹配合，该密封短节的另一端与扩孔器的一端连接，该密封短节的另一

端具有带内螺纹的接口404与扩孔器一端的外螺纹配合。

[0036] 如图4所示，旋转密封短节7具有与扩孔器或钻杆连接的第一端部701和与管道(通常软管)连接的第二端部702，中间的管状部分703插入两个轴承704内，两个轴承704的两端

套有用于密封的两个环形橡胶垫圈705，两个轴承的与管状部分相反的一端连接(例如通过

焊接连接)所述与管道(通常软管)连接的第二端部702。旋转密封短节7的作用和功能是让

后端管道(软管)不随着钻杆旋转，通过密封橡胶垫圈保证钻杆旋转、泥浆不泄漏，旋转密封

短节主要是靠中间的两个轴承(可焊接在一起)承担旋转功能，旋转密封短节通过螺纹连接

方式与扩孔器口和钻杆连接。

[0037] 与扩孔器或钻杆连接的第一端部具有内螺纹，与管道(通常软管)连接的第二端部具有外螺纹。

[0038] 图5示出了泥浆从泥浆池(出钻坑)6中经水泵12输送到振动筛10，除去残渣后进入泥浆罐11，然后通过泥浆泵9经由旋转密封短节输送回钻杆。

[0039] 实施例1[0040] A)将扩孔器的近钻机入土端用密封短节封死，使用泥浆泵以不低于565L/min的流量将泥浆由出土端打进钻杆，使得泥浆不会流向入土端；

[0041] B)将在出土端冒出后的废弃泥浆引至泥浆池，通过水泵以不低于565L/min的流量抽入振动筛(筛网尺寸40目)筛分过滤，去除残渣后进入泥浆罐，经过滤后的泥浆使用外挂

泵(泥浆泵)经旋转密封短节重新注入钻杆，钻孔结束后的泥浆引入泥浆池。

[0042] 取得的效果和优点：反向注浆大大提高了钻井液的利用率，更好地起到润滑、排渣等的作用，有利于孔的形成，而且这样操作不会两个方向冒浆，有利于泥浆的收集重复利

用。本工艺不仅有利于泥浆性能的发挥，还能使泥浆反复利用从而节约成本，尤其是岩石穿

越等特殊地质的穿越施工，更能大大节约成本。

[0043] 实施例2[0044] A)将扩孔器的近钻机入土端用密封短节封死，使用泥浆泵以不低于565L/min的流量将泥浆由出土端打进钻杆，使得泥浆不会流向入土端；

[0045] B)将在出土端冒出后的废弃泥浆引至泥浆池，通过水泵以不低于565L/min的流量抽入振动筛(筛网尺寸60目)筛分过滤去除残渣后进入泥浆罐，经过滤后的泥浆使用外挂泵

(泥浆泵)经旋转密封短节重新注入钻杆，钻孔结束后的泥浆引入泥浆池。

[0046] 取得的效果和优点：反向注浆大大提高了钻井液的利用率，更好地起到润滑、排渣等的作用，有利于孔的形成，而且这样操作不会两个方向冒浆，有利于泥浆的收集重复利

用。本工艺不仅有利于泥浆性能的发挥，还能使泥浆反复利用从而节约成本，尤其是岩石穿

越等特殊地质的穿越施工，更能大大节约成本。

[0047] 实施例3[0048] A)将扩孔器的近钻机入土端用密封短节封死，使用泥浆泵以不低于565L/min的流量将泥浆由出土端打进钻杆，使得泥浆不会流向入土端；

[0049] B)将在出土端冒出后的废弃泥浆引至泥浆池，通过水泵以不低于565L/min的流量抽入振动筛(筛网尺寸80目)筛分过滤，去除残渣后落入泥浆罐，经过滤后的泥浆使用外挂

泵(泥浆泵)经旋转密封短节重新注入钻杆，钻孔结束后的泥浆再引入泥浆池。

[0050] 取得的效果和优点：反向注浆大大提高了钻井液的利用率，更好地起到润滑、排渣等的作用，有利于孔的形成，而且这样操作不会两个方向冒浆，有利于泥浆的收集重复利

用。本工艺不仅有利于泥浆性能的发挥，还能使泥浆反复利用从而节约成本，尤其是岩石穿

越等特殊地质的穿越施工，更能大大节约成本。

[0051] 对比例1[0052] 非开挖定向钻铺管，与实施例1类似，但扩孔器的近钻机入土端不用密封短节封死，扩孔器后端不使用旋转密封短节的情况下，泥浆自出土端进入后会从入土端、出土端两

端同时流出，造成了泥浆大量浪费，且在入土端形成泥浆污染，增加排污的工作量。

[0053] 本实用新型的定向钻反向注浆工艺和装置，包括水平定向钻泥浆处理设备与处理技术等。在定向钻扩孔工序，采用处理设备对废弃泥浆用进行过滤处理后，作为新的定向钻

泥浆灌注，实现泥浆循环利用，本实用新型对成本节约和环境保护起到重大意义。