用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置的制作方法

1.本实用新型属于环境工程类垃圾填埋场钻井技术领域，具体涉及一种用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置。


背景技术：

2.随着社会、经济的不断发展，城市规划区逐渐扩大，很多老垃圾填埋场已经处于城市规划建设区甚至是核心区内，不仅对周边地下水、地表水、土壤、空气、居民健康等构成严重威胁，也占用了城市宝贵的土地资源。
3.目前，对老垃圾填埋场整治的优选技术采用垃圾筛分技术，该技术通过筛分过程将垃圾分类、回收利用，实现污染根治、土地释放、垃圾资源化利用的“循环经济”效应。由于垃圾堆体不断降解、并蓄积了易燃易爆的腐臭填埋气，冒然机械作业极易引发爆炸等安全事故，必须在垃圾填埋场内钻井、抽注气，将垃圾堆体中的厌氧环境变成好氧环境、易燃气体浓度低于爆炸限方可开挖作业。
4.传统钻井方式为使用旋挖钻机在垃圾堆体内钻井，再将hdpe材质的井管安装于井内，采用抽气、注气风机向井内抽气、注气。该方式建井工序多、施工周期长，所钻抽气、注气井为一次性使用，建设成本高。而直压式钢管井没有过滤层，垃圾颗粒在抽气过程中容易堵塞钢管井通气孔，随着抽气时间的增长，通气孔完全堵塞、导致无法抽气。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置，包括由下至上顺次可拆卸连接的钻头、若干根同轴套管式钻杆、管帽组件，每根所述同轴套管式钻杆包括外管和内管，所述内管套接于外管内，且内管与外管同轴布置，所述外管侧壁上开设有多个通气孔一，内管侧壁上开设有多个通气孔二，所述外管与内管之间设置有填充滤料，相邻两根同轴套管式钻杆的外管与外管连接，内管与内管连接。
8.进一步的，所述钻头一端为圆锥头，另一端为连接螺纹端，所述钻头的连接螺纹端具有分别与同轴套管式钻杆的外管和内管螺纹连接的外螺柱和内螺柱。
9.进一步的，所述钻头的圆锥头上垂直圆锥头轴线设有对穿式的钻头通孔。
10.进一步的，所述外管的一端具有外螺纹段，另一端具有内螺纹段，相邻两根同轴套管式钻杆的外管之间通过外螺纹段与内螺纹段配合螺纹连接；所述内管一端具有外螺纹段，另一端具有内螺纹段，相邻两根同轴套管式钻杆的内管之间通过外螺纹段与内螺纹段配合螺纹连接。
11.进一步的，所述内管的顶端垂直内管轴线设有对穿式的内管通孔。
12.进一步的，所述外管侧壁上的通气孔一为矩形孔，多个通气孔一呈阵列布置；所述
内管侧壁上的通气孔二为筛孔，多个通气孔二呈梅花状，交错布置；所述通气孔一的开孔尺寸大于通气孔二。
13.进一步的，所述管帽组件包括钻井管帽和抽注气管帽，所述钻井管帽和抽注气管帽的底端均具有与同轴套管式钻杆的外管螺纹连接的螺纹段，所述钻井管帽的顶端具有与钻机连接的钻井接头，所述抽注气管帽的侧端设有三通接口，该三通接口连接c型插入式接头。
14.进一步的，所述抽注气管帽顶端设有连接接头，所述连接接头和钻井接头上均设有对穿式的管帽通孔。
15.进一步的，所述填充滤料采用高分子材料。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
17.本实用新型提供的这种用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置通过可拆卸的多根同轴套管式钻杆适应垃圾填埋场的钻井深度，同时同轴套管式钻杆内外管间填充滤料，防止垃圾颗粒进入内管；建井时配套钻井管帽，利用压拔桩机或振动锤将钻杆打入垃圾堆体中；抽注气时使用抽注气管帽与抽注气风机连接，钻杆使用完毕后，用拔杆设备取出，清洗滤料、移至他处重复使用，解决了传统建井工序多、周期长、不能重复使用的问题，以及直压式钢管井容易堵孔、影响抽注气的问题。
18.以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
19.图1是本实用新型可回收式抽注气钻井装置的结构示意图；
20.图2是本实用新型可回收式抽注气钻井装置中外管的结构示意图；
21.图3是本实用新型可回收式抽注气钻井装置中内管的结构示意图；
22.图4是本实用新型可回收式抽注气钻井装置中钻头的结构示意图；
23.图5是本实用新型可回收式抽注气钻井装置中钻井管帽的结构示意图；
24.图6是本实用新型可回收式抽注气钻井装置中抽注气管帽的结构示意图。
25.附图标记说明：1、钻头；2、外管；3、内管；4、填充滤料；5、管帽组件；6、通气孔一；7、通气孔二；8、内管通孔；9、圆锥头；10、钻头通孔；11、外螺柱；12、内螺柱；13、钻井管帽；14、钻井接头；15、管帽通孔；16、抽注气管帽；17、连接接头；18、三通接口；19、c型插入式接头。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，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，还可以是抵触连接或一体地连接；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实用新型中的具体含义。
29.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一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
30.如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置，包括由下至上顺次可拆卸连接的钻头1、若干根同轴套管式钻杆、管帽组件5，每根所述同轴套管式钻杆包括外管2和内管3，所述内管3套接于外管2内，且内管3与外管2同轴布置，所述外管2侧壁上开设有多个通气孔一6，内管3侧壁上开设有多个通气孔二7，所述外管2与内管3之间设置有填充滤料4，相邻两根同轴套管式钻杆的外管2与外管2连接，内管3与内管3连接。在本实施例中，同轴套管式钻杆的具体数量根据建井深度需要进行确定。
31.细化的实施方式，如图2和图3所示，所述外管2的一端具有外螺纹段，另一端具有内螺纹段，相邻两根同轴套管式钻杆的外管2之间通过外螺纹段与内螺纹段配合螺纹连接；所述内管3一端具有外螺纹段，另一端具有内螺纹段，相邻两根同轴套管式钻杆的内管3之间通过外螺纹段与内螺纹段配合螺纹连接。这种螺纹连接方式便于多根同轴套管式钻杆之间快速连接、拆卸。
32.具体的，在本实施例中，选用外管2管径φ140mm，设计外管2侧壁上的通气孔一6为矩形孔，其开孔规格为20
×
100mm，多个通气孔一6呈阵列布置；抽注气时，气流可通过矩形孔注入垃圾堆体内或从垃圾堆体内抽取。选用内管3管径φ50mm，设计内管3侧壁上的通孔二7为筛孔，其孔径φ12mm，多个通气孔二7呈梅花状，交错布置；抽注气时，气流可通过筛孔注入垃圾堆体内或从垃圾堆体内抽取。
33.进一步的，所述内管3的顶端垂直内管轴线设有对穿式的内管通孔8，方便插入螺丝刀等工具，辅助旋转内管3，以便于该内管3与钻头1、相邻内管3之间快速连接组装、拆卸。
34.可选的，如图4所示，所述钻头1一端为圆锥头9，锥形设计便于在垃圾体内掘进；钻头1另一端为连接螺纹端，所述钻头的连接螺纹端具有分别与同轴套管式钻杆的外管2和内管3匹配螺纹连接的外螺柱11和内螺柱12，外螺柱11和内螺柱12的螺纹丝口均为外螺纹式，通过旋转外管2和内管3，可将钻头1与同轴套管式钻杆的外管2和内管3连接。进一步的，所述钻头1的圆锥头9上垂直圆锥头9轴线设有对穿式的钻头通孔10，方便插入螺丝刀等工具，辅助旋转钻头1。
35.可选的，如图5和图6所示，所述管帽组件5包括钻井管帽13和抽注气管帽16，其中钻井管帽13在钻井过程中使用，抽注气管帽16在抽注气过程中使用。所述钻井管帽13和抽注气管帽16的底端均具有与同轴套管式钻杆的外管2螺纹连接的螺纹段，通过该螺纹段可将其与同轴套管式钻杆的外管2旋转、连接；所述钻井管帽13的顶端具有与钻机连接的钻井接头14，通过压拔桩机或振动锤将同轴套管式钻杆打入垃圾堆体内。所述抽注气管帽16的侧端设有三通接口18，用于和抽注气管道连接，该三通接口18连接c型插入式接头19，配套承插式快速接头，方便与风机管道快速连接、拆卸。
36.进一步的，所述抽注气管帽16顶端设有连接接头17，所述连接接头17和钻井接头14上均设有对穿式的管帽通孔15，方便插入螺丝刀等工具，辅助旋转钻井管帽13和抽注气管帽16，以便其与同轴套管式钻杆的外管2快速连接组装、拆卸。
37.可选的，所述填充滤料4采用高分子材料，其质轻、耐腐，气体通过性好，本实施例中具体选用规格φ20mm的填充滤料。
38.采用上述可回收式抽注气钻井装置进行抽注气钻井的施工方法，具体包括如下步骤：
39.(1)根据抽注气井的坐标在垃圾填埋场上定位，并依据建井深度选取同轴套管式钻杆、填充滤料4的数量。
40.(2)将同轴套管式钻杆的内管3包裹土工滤网，土工滤网周长宜超过内管3周长的0.5倍，并用扎带紧固，剪去多余扎带，包裹面平整无褶皱，对准钻头1的内螺柱12，旋转内管3，将内管3安装在内螺柱12上；再将外管2管口对准钻头1的外螺柱11，旋转外管2，将外管2安装在钻头1的外螺柱11上；将钻井管帽13安装在外管2的另一端上，以便与钻机搭配使用。
41.(3)采用压拔桩机或振动锤将同轴套管式钻杆压入垃圾堆体内，待距离地面0.3m时，第1根同轴套管式钻杆植入施工工序完成。
42.(4)将第1根同轴套管式钻杆上的钻井管帽13取下，并将第2根同轴套管式钻杆的内管3与植入垃圾堆体的第1根同轴套管式钻杆的内管3旋紧，再将第2根同轴套管式钻杆的外管2与植入垃圾堆体的第1根同轴套管式钻杆的外管2旋紧，将先前取下的钻井管帽13安装在第2根同轴套管式钻杆的外管2上，再采用压拔桩机或振动锤将第1根同轴套管式钻杆压入垃圾堆体内。
43.(5)依此类推，重复上述步骤(3)及步骤(4)，将多根同轴套管式钻杆依次压入垃圾堆体内，直至钻井深度达到需要的深度。
44.(6)取下最上端同轴套管式钻杆上的钻井管帽13，将填充滤料4填充至同轴套管式钻杆的内管3与外管2形成的夹层中，控制填入速度，适当摇动内管3，防止填充滤料4在内管3与外管2的夹层中搭桥起拱，造成填充不密实、影响过滤垃圾颗粒的效果。
45.(7)将抽注气管帽16安装在最上端同轴套管式钻杆的外管2上，将c型插入式接头19对准抽注气管帽16的三通接口18，紧固在c型卡口上后将反扣环连接，防止抽注气过程中快速接头挣脱；c型插入式接头19的另一端与柔性钢丝软管连接，连接形式为法兰紧固式，柔性钢丝软管与其它输气管道连接，并最终与抽注气风机设备连接，形成密闭输气通道。
46.(8)抽注气井可以相互切换，进行抽气或者注气。当抽气注气工作完成后，采用桩机将同轴套管式钻杆提升出地面，旋转取出同轴套管式钻杆的内管3，再旋转取下同轴套管式钻杆的外管2，同时将管中填充滤料4取出；完成首根同轴套管式钻杆的取出工作后，依次取出所有同轴套管式钻杆、填充滤料4；将同轴套管式钻杆、填充滤料4清洗干净，回收存放或用于其它抽注气井的建井工作。
47.综上所述，本实用新型提供的这种用于垃圾填埋场的可回收式抽注气钻井装置通过可拆卸的多根同轴套管式钻杆适应垃圾填埋场的钻井深度，同时同轴套管式钻杆内外管间填充滤料，防止垃圾颗粒进入内管；建井时配套钻井管帽，利用压拔桩机或振动锤将钻杆打入垃圾堆体中；抽注气时使用抽注气管帽与抽注气风机连接，钻杆使用完毕后，用拔杆设备取出，清洗滤料、移至他处重复使用，解决了传统建井工序多、周期长、不能重复使用的问
题，以及直压式钢管井容易堵孔、影响抽注气的问题。
48.以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。