一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法及专用膨胀套管

摘要

本发明涉及一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法及专用膨胀套管，属于地质勘探用钻进技术领域。技术方案是：包含塑料膨胀套管管体（11）和通槽（12），塑料膨胀套管管体的壁上设有一个或一个以上通槽；用高强度塑料膨胀套管取代钢套管，在需护壁的孔段形成一个带有塑料膨胀套管的人造水泥孔壁，可以防塌、防漏水、防湧水、防掉块，保证下一步的钻探工作继续进行。本发明克服了钢膨胀套管膨胀时需要很高的拉力10-15吨，而且要配之复杂的膨胀工具问题，采用高强度塑料膨胀套管，不用配合膨胀工具，即可实现快速、可靠、低成本的质钻孔护壁，用一个口径将钻孔钻完，极大的提高了钻探工作的效率。

说明书

 

技术领域：

本发明涉及一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法及专用膨胀套管，属于地质勘探用钻进技术领域。

背景技术：

膨胀套管护壁技术，用于地质钻探钻孔中的复杂地层孔段。常规护壁技术是采用泥浆作为冲洗液，钻进过程中，在钻孔孔壁上形成一层薄薄的泥皮，防止冲洗液中的水分向钻孔孔壁不断渗透，引起地层的膨胀或垮塌，泥浆作为冲洗液可以保护孔隙性渗透地层。但对于裂隙较大或是破碎性地层，就采用下入钢套管的办法，封隔破碎裂隙地层，保证正常钻进，加深钻孔，但带来的问题是：下一节钢套管钻孔直径就要缩小一级，如又遇复杂地层又需下一层套管，钻孔又缩小一级，太小的钻孔直径所获取的岩心直径也小，太小的岩心直径不能符合地质规范的要求，所以钻孔不能无限制地下入钢套管，否则钻孔就会报废。各钻探的研究单位，生产单位在泥浆冲洗液的添加剂上做些小的调整，通过往泥浆冲洗液中加入惰性材料，膨胀性颗粒等，堵塞小的裂隙和孔隙，减少钻孔孔壁的漏失和稳定孔壁，上述方法的目的都是为了更好的护壁，但都不能从根本上对钻孔护壁的效果有显著提高。近年来膨胀套管技术在国外还处于初步开发阶段，只有Weatheford、Enventure等少数几家跨国石油公司正在进行这方面的研发工作，同时开发膨胀钢套管及钢套管工具，主要有实心锥反拉膨胀工具和旋转膨胀工具两种，皆需要强大的拉力10-15吨，而且需要复杂的膨胀工具，地质岩心钻机能力一般小于10吨的拉力，无法采用钢膨胀套管。

发明内容：

本发明目的是提供一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法及专用膨胀套管，采用高强度塑料膨胀套管，不用配合膨胀工具，即可实现快速、可靠、低成本的质钻孔护壁，用一个口径将钻孔钻完，提高钻探效率，解决背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法，包含如下工艺步骤：

a、按所钻钻孔的直径，配置塑料膨胀套管；

b、在塑料膨胀套管的下端部，安装有塑料套管鞋，进行封堵，所说的塑料膨胀套管、塑料套管鞋的材质为高强度塑料，所说高强度塑料就是选用已有技术中强度尽量高的塑料；

c、在塑料膨胀套管的上部与钢钻杆连接；

d、用扩孔钻头，将需要护壁的孔段扩大孔径，形成孔壁台肩；

e、将连接好钢钻杆、塑料管鞋及塑料膨胀套管下入需要护壁的孔段，并使塑料管鞋牢固地坐在孔壁的台肩上；

f、用钻机的给进油缸加压，使塑料套管沿纵向膨胀开，膨胀至扩孔钻头已扩大的孔壁；

g、用泥浆泵将水泥浆沿钻杆泵入到塑料膨胀套管内，水泥浆通过塑料膨胀套管流入需护壁的孔段，并渗透到孔壁的裂隙中去，使水泥浆、孔壁及塑料膨胀套管三者固定在一起；

h、等水泥凝固，钻完水泥塞后，需护壁孔段处，形成一个带塑料膨胀套管的人造孔壁，可以防塌、防漏水、防湧水、防掉块，完成钻孔护壁。

所说的塑料膨胀套管，在使用前，先在塑料膨胀套管侧面开若干个通槽；开通槽的数量是任意的，开通槽形状为长方形、燕尾槽形或组合。

所说的用泥浆泵沿钻杆泵水泥浆的压力为2-5Mp，钻机给进油缸的压力为1-5吨。

一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的专用膨胀套管，包含塑料膨胀套管管体和通槽，塑料膨胀套管管体的壁上设有一个或一个以上通槽。

所说的通槽数量是任意的，形状为长方形、燕尾槽形或组合。

所说的塑料膨胀套管体的材质为高强度塑料，所说高强度塑料就是选用已有技术中强度尽量高的塑料。

本发明的有益效果是：本发明克服了钢膨胀套管膨胀时需要很高的拉力10-15吨，而且要配之复杂的膨胀工具问题，采用高强度塑料膨胀套管，不用配合膨胀工具，即可实现快速、可靠、低成本的质钻孔护壁，用一个口径将钻孔钻完，极大的提高了钻探工作的效率。

附图说明：

图1为本发明实施例扩孔工序示意图；

图2为本发明实施例下入塑料膨胀套管工序示意图；

图3为本发明实施例加压膨胀工序示意图；

图4为本发明实施例注水泥工序示意图；

图5为本发明实施例提出钻杆侯凝工序示意图；

图6为本发明实施例水泥凝固后扫孔工序示意图；

图中：1、钻杆，2、偏心扩孔钻头，3、变径接头，4、塑料膨胀套管，5、加强钉，6、长方形通槽，7、护壁孔段碎石块，8、塑料管鞋，9、护壁的孔段，10、水泥浆。

图7为本发明实施例中塑料膨胀套管结构示意图；

图中：塑料膨胀套管管体11、通槽12。

具体实施方式：

以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。

参照附图1、2、3、4、5、6，一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法，更具体的操作步骤：

a、按照需要护壁的孔段的长度，用钻杆1和偏心扩孔钻头2将孔段扩大至大一级的钻孔直径，例如从∮73mm扩大至∮89mm；然后提出钻杆和偏心扩孔钻头；

b、按照需要护壁孔段的深度和长度，将钻杆1、高强度塑料材质的变径接头3、高强度塑料膨胀套管4和高强度塑料管鞋8，下入钻孔护壁的孔段9；

c、用地表钻机油缸加压，压力为1-5吨，使高强度塑料膨胀套管沿纵向槽膨胀开，膨胀至偏心扩孔钻头已扩大的孔壁；

d、用泥浆泵将配制好的水泥浆，在2-5Mpa压力下沿钻杆1泵入到塑料膨胀套管4内，水泥浆10通过塑料膨胀套管的纵向长方形通槽6，流入需要护壁的孔段，并渗透到护壁的孔段9裂隙中去，使水泥浆10、护壁的孔段9和塑料膨胀套管4三者胶联在一起；

e、在水泥浆注满需护壁的孔段并高出数米后，开动钻机反转，使钻杆1与塑料膨胀套管4脱开，提出钻孔至地表；

f、待水泥凝固后，用金刚石钻头将塑料膨胀套管中心部分的水泥钻掉，钻出的孔径与原来的钻孔孔径一样大。

至此，在需护壁的孔段形成一个带有塑料膨胀套管的人造水泥孔壁，可以防塌、防漏水、防湧水、防掉块，保证下一步的钻探工作继续进行。

参照附图7，一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的专用膨胀套管，包含塑料膨胀套管管体11和通槽12，塑料膨胀套管管体的壁上设有一个或一个以上通槽。

所说的通槽数量是任意的，排列方式也是任意的，形状为长方形、燕尾槽形或组合。

本实施例中通槽为纵向长方形通槽，塑料膨胀套管设有多排纵向长方形通槽，其槽宽为20-25mm长度40-50mm。随着塑料膨胀套管直径的加大，其纵向长方形通槽的排数增加，塑料膨胀套管管体的厚度增加，每一排纵向长方形通槽的通水截面积为总横截面积的30-40%，上、下长方形通槽之间的距离为20mm。

塑料膨胀套管的外径，根据需要可以分别为如下型号：∮67-∮70mm；∮73-76mm；∮89-∮96mm；∮81-88mm；∮108-115mm；∮127-∮131mm；∮117-121mm；146-∮152mm；∮134-∮140mm。