一种钻进用清渣装置的制作方法

本发明涉及钻进清渣技术领域，具体涉及一种钻进用清渣装置。

背景技术：

冲击钻进施工时，常采用泥浆护壁，可以防止塌孔、悬浮岩屑、安全穿过流砂层等，其中悬浮岩屑的功能能够防止岩屑很快沉入孔底，防止埋钻事故，但随着钻进作业进行，由于冲击锤在工作中不断地往复通过泥浆液，搅动泥浆，被破碎的岩屑均匀地分布在泥浆中，使得泥浆中的岩屑浓度逐渐增高。泥浆中过高的岩屑浓度一方面导致岩屑的漂浮效果差，更重要的是会阻碍钻具的钻进作业。因此需要及时清除井内岩屑，避免泥浆中的岩屑浓度提高后使泥浆对冲击锤的下落产生较大的阻力，而导致的降低冲击锤对岩层的冲击力。

目前现有的清渣设备多采用泵吸或者捞渣容器，当井底岩屑量较多，冲击锤升降阻力较大时，将冲击锤取出井内后，将清渣设备放入井低，打捞岩屑，例如中国专利文献cn203867504u公开了一种自落导杆式冲击成孔灌注桩桩低沉渣清理器，包括焊接有吊升环的清渣钢筒，两扇转动的半圆扇形钢门通过转动合页固定在清渣钢筒的底部，两个固定螺母焊接在两个活动的半圆扇形钢门上，用来连接导链，两根导杆通过焊接与导链连接，用来控制两扇活动半圆扇形钢门的开启和关闭，清渣钢筒下沉入井时，提升两根导杆，开启活动钢门，提升清渣钢筒前，下移导杆，关闭活动钢门，保证提升时沉渣不外漏。这种清渣方式中，由于其沉渣清理器的工作空间与钻具的工作空间相重合，因此其必须在中断钻进作业，将钻具从井中取出时，再进行沉渣清理，这样十分影响钻进效率，增加作业成本。

为了能够在钻进作业的同时进行岩屑的沉渣清理，本发明人研发了一种在钻进过程中同时将岩屑从钻具的下方提升到钻具的上方的钻具，其包括一个设置在钻具中的一个上下贯通的提升通道，以及设置在所述提升通道中的多级提料机构，比如单向阀门、提升斗等。借助于钻具的上下移动，提升通道中含有岩屑的泥浆也会相对所述提升通道上下移动。这样每次钻具上升移动时，提升通道中的每个提料机构都会带动泥浆中的岩屑上升，并通过泄流通道滤出泥浆。当钻具下落时，被提升的岩屑又悬浮在泥浆中。而在钻具再次上升时，上一级的提料机构又接住这些悬浮在泥浆中的岩屑，再向上提升一段距离，如此反复。然而采用这样的钻具后，岩屑仅能够提升到钻具的上方，而采用现有技术，仍然没有可以不中断钻进作业，而将将这些岩屑提升到井口外的技术手段。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中清渣设备必须中断钻进作业才能使用、影响钻进效率的缺陷，从而提供一种能够实现连续钻进、不影响钻进效率的钻进用清渣装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种钻进用清渣装置，包括：钢索，一端适于连接冲击锤；井口动力装置，连接所述钢索的另一端，带动所述钢索提升或下放的往复移动；提料机构，设置在所述钢索上。

所述提料机构为数个，自冲击锤顶部至井口间隔地固定设置在所述钢索上。

所述提料机构为斗型结构，包括壳体，设于所述壳体的顶面上的第一开口，以及设于所述壳体的底面上的第二开口，所述第二开口设有可在打开位置与封闭位置间移动的单向通道门，用于在所述钢索下落时，使泥浆推开所述单向通道门自所述第二开口向上流动到所述单向通道门的上方；而在所述钢索提升时，在所述单向通道门自重的作用下移动到封闭位置，使泥浆中的岩屑留在所述壳体内。

所述单向通道门包括安装于所述壳体的底面上的销轴，以及可向上翻转地连接于所述销轴的接料板。

所述单向通道门的所述销轴设置在比所述接料板更接近所述钢索的位置。

所述销轴为两个，且平行设置在钢索的两侧；所述接料板相对所述钢索对称地安装在各自所在的所述销轴上。

所述提料装置具有与所述井壁的内轮廓相适应的圆形的外轮廓。

所述壳体包括两组平行设置在所述钢索两侧的侧板，所述侧板垂直于所述销轴设置，所述侧板距所述钢索的距离小于井孔平均半径的三分之二，而大于三分之一。

沿所述钢索相邻设置的两个所述提料机构的侧板相互垂直设置。

所述接料板在关闭位置，铰接在所述销轴的一侧低于相对的另一侧。

所述提料装置设有泥浆往复流动的泄流通道。

所述泄流通道包括成型在所述壳体和/或所述接料板上的镂空孔和/或镂空缝隙。

所述井口动力装置为卷扬机。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的钻进用清渣装置，包括一端适于连接冲击锤的钢索，以及连接于钢索另一端的井口动力装置，井口动力装置能够带动钢索提升或下放的往复移动，以及设置在钢索上的提料机构，随着钢索的往复提升和下放，提料机构在泥浆中往复升降，每一次上升过程都会将悬浮在钻具上方的岩屑向上提升一段距离，如此反复，能够将借助多级提料机构提升至钻具上方、但仍悬浮于深井内的岩屑进一步向上提升，不断上升的岩屑最终到达井口处，通过泄流通道滤除泥浆，这种清渣装置直接设置在钢索上，借助用于升降冲击锤的钢索的移动，达到往复提升和下放的运动效果，不需要中断钻进作业，而是与钻进作业同时进行，钢索带动冲击锤往复锤击井底的同时，带动提料机构往复提升、下放，实现清渣与钻进的同时作业，既节省了作业时间，提高了作业效率，又降低了作业成本，无需单独安排机械、人员进行清渣，方便高效，适于推广应用。

2.本发明提供的钻进用清渣装置，数个提料机构自冲击锤顶部至井口间隔地固定设置在钢索上，使得自冲击锤顶部至井口形成连续的泥浆提升通道，一个提料机构在一个升降周期内，先在下落过程中，将泥浆引入提料机构内，随后上升，将其内部的泥浆向上提升；该提料机构的上一级提料机构在下一个升降周期内，又接住该提料机构提升上来的泥浆，开始上升，如此往复，将冲击锤上方的岩屑悬浮浓度高的泥浆逐渐提升至井口，提高岩屑的提升效率和提升效果。

3.本发明提供的钻进用清渣装置，提料机构为斗型结构，斗型的壳体顶面上有第一开口，底面上有第二开口，第二开口设有单向通道门，能够在打开位置与封闭位置间移动，钢索下落时，泥浆推开单向通道门自第二开口向上流动到单向通道门的上方；钢索提升时，单向通道门受自重作用向下移动到封闭位置，使泥浆中的岩屑留在壳体内，留在壳体内的岩屑与提料机构一同上升，当提升至一定高度，钢索再次带动冲击锤下落，单向通道门被泥浆推开，壳体内的岩屑被上涌的泥浆推出壳体，悬浮于更高位置，再由上一级提料机构继续提升，直至井口。

4.本发明提供的钻进用清渣装置，单向通道门包括安装于壳体底面上的销轴，以及可向上翻转地连接于销轴的接料板，销轴设置在比接料板更接近钢索的位置，使接料板的翻转空间更大，有利于接料板的灵活开关。

5.本发明提供的钻进用清渣装置，壳体包括两组平行设置在钢索两侧的侧板，侧板垂直于销轴设置，侧板距所述钢索的距离小于井孔平均半径的三分之二，而大于三分之一，这种设置使得壳体与井壁之间留有一定间隙，减少提料机构提升或下落时所受阻力，亦可减少对接料板的冲击力，避免接料板与销轴连接处损坏断裂。

6.本发明提供的钻进用清渣装置，沿钢索相邻设置的两个提料机构的侧板相互垂直设置，使得相邻设置的两个提料机构能够覆盖井内的整个提升通道，既降低了提料机构升降阻力，又能够将间隙处的泥浆向上提升。

7.本发明提供的钻进用清渣装置，所述接料板在关闭位置，铰接在销轴的一侧低于相对的另一侧，使接料板的活动侧高于固定侧，更有利于接料板上翻。

8.本发明提供的钻进用清渣装置，所述提料装置设有泥浆往复流动的泄流通道，进一步降低提料机构的升降阻力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例一中提供的一种钻进用清渣装置的局部结构示意图；

图2为图1所示的提料机构的俯视图；

图3为本发明的实施例二中提供的提料机构的俯视图。

附图标记说明：

1-提料机构；2-钢索；3-井口；4-接料板；5-销轴；6-侧板；7-井壁；8-镂空孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

图1为本发明的实施例一中提供的一种钻进用清渣装置的局部结构示意图；图2为图1所示的上一级提料机构的俯视图；如图1-2所示，本实施例提供的钻进用清渣装置，包括一端适于连接冲击锤的钢索2，以及连接于钢索2另一端的井口动力装置，井口动力装置能够带动钢索2提升或下放的往复移动，以及设置在钢索2上的数个提料机构1，数个提料机构1自冲击锤顶部至井口3间隔地固定设置在钢索2上，提料机构1为斗型结构，包括两组平行设置在钢索2两侧的侧板6，以及设于每组侧板6之间的一个连接板，两组侧板6与两个连接板共同围成壳体，使壳体的横截面呈长圆形，壳体的顶部围成第一开口，底部围成第二开口，第二开口处设置有单向通道门，单向通道门包括两个销轴5，两个销轴5相互平行地设置于钢索2的两侧，并且销轴5与侧板6垂直，每个销轴5上连接有可向上翻转的接料板4，接料板4连接于销轴5的一侧为固定侧，另一侧为活动侧，活动侧能够向上翻转，在接料板4处于关闭位置时，固定侧低于活动侧。

这种设置能够自冲击锤顶部至井口3形成连续的泥浆提升通道，钢索2下落时，泥浆推开接料板4自第二开口向上流动到接料板4的上方；钢索2提升时，接料板4受自重作用向下移动到封闭位置，使泥浆中的岩屑留在壳体内，留在壳体内的岩屑与提料机构1一同上升，当提升至一定高度，钢索2再次带动冲击锤下落，接料板4被泥浆推开，壳体内的岩屑被上涌的泥浆推出壳体，悬浮于更高位置，再由上一级提料机构1继续提升，直至井口3。

侧板6距钢索2的距离小于井孔平均半径的三分之二，而大于三分之一，本实施例中侧板6距钢索2的距离约为井孔平均半径的二分之一，壳体与井壁7之间留有一定间隙，减少提料机构1提升或下落时所受阻力，亦可减少对接料板4的冲击力，避免接料板4与销轴5连接处损坏断裂。

沿所述钢索2相邻设置的两个所述提料机构1的侧板6相互垂直设置，使得相邻设置的两个提料机构1能够覆盖井内的整个提升通道，既降低了提料机构1升降阻力，又能够将间隙处的泥浆向上提升。

井口动力装置为卷扬机。

作为实施例一的替换实施方式，所述侧板距钢索的距离约为井孔平均半径的五分之三。

作为实施例一的替换实施方式，所述单向通道门包括设于壳体的第二开口处的单向弹簧门合页，以及连接在单向弹簧门合页上的接料板，接料板能够向上翻转。

作为实施例一的替换实施方式，所述接料板在关闭位置时呈水平状态。

作为实施例一的替换实施方式，所述壳体和/或所述接料板上成型有若干镂空孔和/或镂空缝隙。

作为实施例一的替换实施方式，所述井口动力装置为其他常见的升降机。

实施例二

本实施例作为实施例一的一种替换方式，提供一种钻进用清渣装置，该清渣装置的提料机构(1)与实施例一的区别在于：

如图3所示，所述提料机构的壳体为具有与井壁(7)的内轮廓相适应的圆形外轮廓的斗型结构，设于壳体底部的第二开口的横截面与井孔相当，第二开口处对称设置的两个d形接料板(4)能够封闭整个井孔，接料板(4)上成型有若干镂空孔(8)，形成泥浆往复流动的泄流通道，能够减少提料机构提升或下落时所受阻力，亦可减少对接料板(4)的冲击力，避免接料板(4)与销轴(5)连接处损坏断裂。

作为实施例二的替换实施方式，接料板上成型有若干镂空缝隙。

作为实施例二的替换实施方式，设于壳体底部的第二开口的横截面小于井孔的横截面，镂空孔或镂空缝隙设置在壳体的底部。

实施例三

本实施例作为实施例一的一种替换方式，提供一种钻进用清渣装置，该清渣装置的提料机构与实施例一的区别在于：

所述提料机构为具有顶部开口的壳体，壳体的底面上成型有若干镂空结构，数个提料机构自冲击锤顶部至井口间隔地固定设置在钢索上，使得自冲击锤顶部至井口形成连续的泥浆提升通道，一个提料机构在一个升降周期内，先在下落过程中，将泥浆从镂空结构处引入壳体内，随后上升，将其内部的泥浆向上提升；该提料机构的上一级提料机构在下一个升降周期内，又接住该提料机构提升上来的泥浆，开始上升，如此往复，将冲击锤上方的岩屑悬浮浓度高的泥浆逐渐提升至井口，提高岩屑的提升效率和提升效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。