一种用于钻孔穿越巷道后固井的孔底密封装置

本技术属于钻井固井，特别涉及一种用于钻孔穿越巷道后固井的孔底密封装置。

背景技术：

1、固井是指在钻孔内下套管后，向钻孔孔壁和套管之间的环形空间注入水泥的施工作业。矿山尾砂充填钻孔是矿山尾砂治理时用到的一种技术手段，通过施工的高垂直度的充填孔，将地表堆放的尾矿砂充填至地下采空区。充填孔经常会钻穿巷道，钻井结束后下充填套管并固井。与常规钻探固井不同，充填孔在穿越巷道后，面临着孔底密封的难题。在固井注水泥之前，就需人工在巷道内安装密封装置，将套管与钻孔孔壁之间的环空间隙进行密封，防止固井注水泥时，水泥浆进入巷道中。孔底密封方式，通常是靠人工进入巷道内，在套管底部焊接一个直径大于钻孔直径的密封板，在套管与密封板接触的根部缠绕大量的棉纱或布条等，然后拉动套管，压紧缠绕的棉纱或布条等材料实现密封，但该密封方式的密封可靠性难以保障。而充填孔施工时，绝大多数钻孔均会钻遇含水层，在钻孔穿越巷道后，上部含水层中的水会流入巷道内，导致焊接工作难以进行，同时在巷道内进行电焊作业存在诸多不便。

技术实现思路

1、本实用新型提出一种用于钻孔穿越巷道后固井的孔底密封装置，解决了上述问题。

2、本实用新型的技术方案是这样实现的：

3、一种用于钻孔穿越巷道后固井的孔底密封装置，包括套管、密封胶塞和密封挡板；所述套管的外侧套设固定有所述密封胶塞，所述密封胶塞的内部与所述套管外侧之间设置有若干个密封圈，所述密封胶塞的外部呈锥形，所述密封胶塞的外侧自上而下连续设置有若干个环形槽，所述密封胶塞的内径小于所述套管的外径，所述密封胶塞的底部外径大于钻孔的直径，所述套管的底部焊接固定有所述密封挡板。

4、通过上述技术方案，密封胶塞套设在套管的外侧，密封胶塞与套管之间设置有密封圈，能够对密封胶塞与套管之间的接触面进行密封。密封胶塞的外部呈锥形，从而有利于密封胶塞进入到套管与钻孔孔壁之间的环形空隙中。密封胶塞外侧的环形槽能够在钻孔孔壁不规则时，使密封胶塞能够对钻孔孔壁发挥多道密封的作用，环形槽还能够增大密封胶塞外侧与钻孔孔壁接触面的摩擦力，提高密封胶塞的密封效果。密封胶塞的内外径设置能够增大密封胶塞与套管之间连接的稳定性以及与钻孔孔壁之间接触的牢固性和稳定性，提高密封胶塞的密封效果和稳定性。使得在固井注入水泥浆时，水泥浆不会流入到巷道内，在钻孔穿越巷道后，上部含水层中的水也不会流入巷道内，有利于后续焊接工作进行。

5、可选的，所述密封胶塞的材质为橡胶。

6、通过上述技术方案，密封胶塞的材质选择橡胶，密封胶塞可以通过形变更加牢固地套设在套管的外侧，又使得密封胶塞能够最大程度地将套管与钻孔孔壁之间进行密封。

7、可选的，所述密封胶塞自上而下贯穿设置有圆形通孔，所述圆形通孔的上下两端分别设置有所述密封圈，所述密封圈的内侧与所述套管的外侧接触。

8、通过上述技术方案，密封圈能够实现密封胶塞与套管之间的密封，提高密封胶塞与套管之间的稳定性和牢固性。

9、可选的，还包括托盘，所述托盘安装固定在所述套管的外侧，所述托盘的顶部与所述密封胶塞的底部接触抵紧。

10、通过上述技术方案，托盘能够对密封胶塞进行承托，使得密封胶塞不发生向下的脱落，提高密封胶塞与套管之间的稳定性和牢固性，提高密封胶塞对套管和钻孔孔壁之间进行密封的稳定性。

11、可选的，所述托盘包括上托盘和下托盘，所述上托盘和所述下托盘均安装固定在所述套管的外侧，所述上托盘的顶部设置有环形凹槽，所述环形凹槽用于对所述密封胶塞的底部进行固定限位，所述上托盘和所述下托盘均包括两个半圆环，两个半圆环对称设置有四个螺纹孔，所述下托盘相对于所述上托盘交错旋转90°，并通过四个沉头螺钉将四个半圆环固定连接。

12、通过上述技术方案，上托盘的顶部设置有一环形凹槽，便于密封胶塞限位在托盘的中间。托盘在使用时分两层布置，下托盘相对上托盘旋转90°，这样仅通过四个沉头螺钉即可实现四个半圆环之间的固定连接，最终实现上托盘和下托盘安装固定在套管的外侧，对密封胶塞发挥承托作用。上托盘和下托盘均设计成两个半圆环是为了方便安装，半圆环的作用类似于半圆键，上托盘和下托盘中上下两块半圆环交错90°后，通过四个沉头螺钉将上托盘和下托盘固定连接成一个整体，使得上托盘和下托盘能够进行整体受力。上托盘和下托盘进行90°错位的安装是为了实现对称均衡受力。使用沉头螺钉是为了不影响上托盘表面的平整，保证上托盘和下托盘在对密封胶塞向上承托时，密封胶塞能够受力均匀。

13、可选的，还包括卡瓦装置，所述卡瓦装置抱紧固定在所述套管的外侧，所述卡瓦装置的顶部与所述托盘的底部抵紧固定。

14、通过上述技术方案，卡瓦装置抱紧固定在套管的外侧，保证在沿轴向向着远离托盘的方向拉动套管时，密封胶塞、上托盘和下托盘能够同步上行，使得密封胶塞可以进一步进入到套管与钻孔孔壁之间的环形空间中，从而实现密封胶塞对钻孔孔壁的密封。

15、可选的，所述卡瓦装置包括三组卡瓦片和卡瓦座，所述卡瓦片和所述卡瓦座均呈弧形，所述卡瓦片的内壁呈锥形，所述卡瓦片的内壁自上而下连续设置有若干个燕尾槽，所述卡瓦片的上下两端分别设置有弧形凸起，所述卡瓦座的内部设置有与所述卡瓦片的外形相匹配的卡瓦槽，所述卡瓦片插入到所述卡瓦槽中，所述卡瓦片的内壁与所述套管的外侧接触，位于中间的所述卡瓦座与相邻两侧的所述卡瓦座之间均通过铰链连接，位于最端部的两个所述卡瓦座通过两个锁紧机构锁紧固定。

16、通过上述技术方案，卡瓦片内壁具有锥度，卡瓦片和套管的表面是靠卡瓦片的锥形表面进行卡紧，再加上卡瓦片内侧的设置的燕尾槽，使得沿轴向向着远离托盘的方向拉动套管的力越大，摩擦力越大，卡的越紧，越有利于套管与上托盘、下托盘之间的固定，实现套管与上托盘、下托盘之间没有相对位移，从而在沿轴向向着远离托盘的方向拉动套管时，上托盘、下托盘能够承托并压紧密封胶塞，密封胶塞在压力作用下将套管与钻孔孔壁之间的环隙进行有效、可靠地密封。卡瓦槽能够提高卡瓦片插入卡瓦座中的稳定性，避免卡瓦片与卡瓦座脱离。

17、可选的，所述三组卡瓦片和卡瓦座包括第一卡瓦片、第二卡瓦片、第三卡瓦片、第一卡瓦座、第二卡瓦座和第三卡瓦座；其中，所述第一卡瓦座与所述第二卡瓦座之间、所述第二卡瓦座与所述第三卡瓦座之间通过铰链连接，所述第一卡瓦座与所述第三卡瓦座的上下两端之间分别通过锁紧机构连接固定。

18、通过上述技术方案，第一卡瓦座与第二卡瓦座之间、第二卡瓦座与第三卡瓦座之间通过铰链连接，能够提高整个卡瓦装置抱紧固定在套管外侧的灵活性，锁紧机构能够提高卡瓦装置抱紧套管的力度，提高卡瓦装置抱紧固定套管的牢固性和稳定性。

19、可选的，所述锁紧机构包括锁紧支架、固定块、销轴、螺栓和螺母，所述第一卡瓦座外侧的上下两端分别固定连接有锁紧支架，所述第三卡瓦座外侧的上下两端分别固定连接有固定块，两个所述锁紧支架与两个所述固定块的高度相匹配，所述锁紧支架设置有开口槽，所述开口槽中水平设置有所述螺栓，所述螺栓的一端位于所述开口槽中，所述螺栓的另一端穿过所述固定块，所述螺栓穿过所述固定块的端部螺纹连接有所述螺母，每个所述锁紧支架自上而下插设有所述销轴，所述销轴上下穿过位于所述开口槽中所述螺栓的端部。

20、通过上述技术方案，两个锁紧机构上下对称布置，便于调节，也能够提高锁紧卡瓦装置的稳定性，使得卡瓦装置受力均匀。将销轴插入或拔出锁紧支架，即可实现快速简单固定或打开第一卡瓦座与第三卡瓦座。通过松紧螺母，可以实现第一卡瓦座与第三卡瓦座之间的解锁与锁紧。

21、可选的，所述套管的上端外侧开设有若干个呈螺旋分布的注浆孔，所述注浆孔位于所述密封胶塞的上方。

22、通过上述技术方案，套管上的注浆孔是在向套管内注水泥浆后，水泥浆能通过设置的螺旋分布的注浆孔流到套管与钻孔孔壁之间的环空间隙中，待水泥固结后，将套管与地层固结为一个整体。

23、采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

24、本实用新型中的密封胶塞套设在套管的外侧，实现对套管与钻孔孔壁之间环形间隙进行密封，在固井注入水泥时，可以有效防止水泥浆进入到巷道内。套管的底部焊接密封挡板，从而对套管底部进行密封，防止固井水泥从套管中心通孔流至巷道内。密封胶塞外侧的环形槽能够在钻孔孔壁不规则时，密封胶塞能够对钻孔孔壁发挥多道密封的作用。

25、上托盘和下托盘起承托作用，上托盘和下托盘对密封胶塞进行承托，使得密封胶塞不发生向下的脱落，提高密封胶塞与套管之间的稳定性和牢固性，卡瓦装置起固定作用，卡瓦装置抱紧固定在套管的外侧，保证在沿轴向向着远离托盘的方向拉动套管时，密封胶塞、上托盘和下托盘能够同步上行，使得密封胶塞可以进一步进入到套管与钻孔孔壁之间的环形空间中，从而实现密封胶塞对钻孔孔壁的密封。

26、卡瓦片具有锥度，卡瓦片和套管的表面是靠卡瓦片的锥形表面进行卡紧，再加上卡瓦片内侧的设置的燕尾槽，使得沿轴向向着远离托盘的方向拉动套管的力越大，摩擦力越大，卡的越紧，越有利于套管与上托盘、下托盘之间的固定，实现套管与上托盘、下托盘之间没有相对位移，从而在沿轴向向着远离托盘的方向拉动套管时，上托盘、下托盘能够承托并压紧密封胶塞，密封胶塞在压力作用下将套管与钻孔孔壁之间的环隙进行有效、可靠地密封。

27、本实用新型中的密封装置可以重复使用，固井结束后，上托盘、下托盘和卡瓦装置能够拆卸下来重复使用，节约装置的制备和使用成本。