CN107401388B - 一种钻机卡钻处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻机卡钻处理装置和方法，适用于桥梁桩基础钻孔施工领域，包括两块弧形钢板，连接用法兰盘，导向套筒以及根据孔深准备的钻杆。本发明有效避免了在处理卡钻过程中对孔壁产生破坏，对钻机本身造成损坏；尽量缩短了卡钻处理的时间，提高工效；减少不必要人力、设备的投入，节约了处理成本。

Description

一种钻机卡钻处理装置和方法

技术领域

本发明属于桥梁桩基础钻孔施工领域，尤其涉及回旋钻机卡钻处理。

背景技术

一、传统的回旋钻机卡钻处理措施：

1)破除打捞法

首先将钻头与钻杆进行破除(一般有***破除以及机械破除)，然后采用特制套打钻头扩孔于钻头底部，然后兜底打捞，是比较常见的一种方法。

2)强力提升法

采用千斤顶或者现场浮吊配合钻机自身的提升力，对钻机钻杆进行提升，从而提出钻头，解决卡钻问题。

3)钢管吸渣法

采用小型钢管与外置风管连接，下放到卡钻位置处，通过反复插打，对沉淀的砂石碎块进行扰动，在通过外置风管进行反循环吸渣，从而将卡钻处岩石破碎，解决卡钻问题。

二、传统处理措施的局限性：

传统的处理措施，虽也能解决卡钻问题。但存在以下几点局限性：

1)破除打捞法是比较通用的处理卡钻的方法，但耗时较长，且兜底打捞造成扩孔现象严重，对孔壁产生破坏，容易出现二次事故。

2)强力提升法一般适用于松散层地质卡钻锤，对卡钻较为严重的情况容易造成钻杆连接螺栓断裂，加重事故。

3)钢管吸渣法虽也能解决卡钻问题，但受限于钢管直径，，只能清除小于钢管直径的砂石碎块，从而只适用于小直径钻机卡钻，无法解决大直径桩基卡钻问题。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种钻机卡钻处理装置和方法，避免在处理卡钻过程中对孔壁产生破坏，对钻机本身造成损坏；尽量缩短卡钻处理的时间，提高工效；减少不必要人力、设备的投入，节约了处理成本。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种钻机卡钻处理装置，包括破岩器、钻杆、连接件和导向套筒，钻杆底部可拆卸连接连接件，连接件两端连接固定破岩器和导向套筒，导向套筒内径大于卡钻钻机的钻杆外径，并能套于卡钻钻机的钻杆上上下移动，导向套筒的移动方向与破岩器的破岩方向平齐，且两者之间的距离等于卡钻钻机的钻杆至钻头边的距离；破岩器包括两块弧形金属板，以及金属丝刷，弧形金属板底部呈尖锥形，并设有金属丝刷，两块弧形金属板以卡钻钻机的钻杆为轴线并平行间隔一定距离，且两块弧形金属板的两侧边沿固定封闭，形成一上下贯通的泥浆循环通道。

本申请中，将两块弧形金属板密封连接固定(例如焊接)，两块弧形金属板之间留有一定的间距，上下不封口，形成上下贯通的通道作为泥浆循环通道；两块弧形金属板焊接完毕之后将底口切割成尖锥形，用于破碎岩石，再在底部增加金属丝刷，用于扰动沉渣；连接件顶端焊接法兰盘用于连接钻杆，进行下放；连接件外侧再焊接导向套筒，套入原有卡钻钻机钻杆上，作为导向。工具所需材料少，结构简单，制作快捷，施工现场可就地取材，减少不必要的材料浪费。

作为选择，还包括连接于弧形金属板两侧之间的加强件。该方案中，加强件用于对弧形金属板进行加强。

作为选择，连接件包括法兰盘和连接杆，连接杆两端连接固定破岩器和导向套筒，连接杆顶部与法兰盘连接固定，法兰盘与钻杆底部可拆卸连接。

一种采用前述的钻机卡钻处理装置的钻机卡钻处理方法，依次包括以下步骤：

1)采用吊车将导向套筒套入原卡钻钻机的钻杆上后，将钻机卡钻处理装置的钻杆与破岩器顶部法兰盘连接，沿卡钻钻机的钻杆进行下放；

2)破岩器下放到卡钻位置处时，吊车通过钻机卡钻处理装置的钻杆对破岩器进行提升、下放，利用其自重产生的冲击力将卡钻位置处的砂岩破碎；破碎后的砂岩通过破岩器上泥浆循环通道底部的开口进行正循环浮渣，然后再通过原卡钻钻机的钻杆进行反循环吸出，直至破岩器到达钻头底部；

3)破岩器到达钻头底部后，再进行循环一段时间后，待破碎岩渣充分清除后，将其提出，然后绕井眼孔壁四周选择另一处下放，按步骤2进行岩石破碎；

4)由于破岩器为弧形结构，需绕孔壁四周依次下放多次，直至将钻头四周卡钻处岩石完全破碎；

5)上述步骤完成后，即可将钻头提出，如若无法提出，则重复步骤2)至4)几次即可。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果：

1)减小对井眼孔内的扰动，杜绝了处理过程中的二次事故：

本工具相比破除打捞法，无需对钻杆进行割断，无需另增加兜底打捞筒钻，减少了不必要的浪费，基本对孔壁无扰动，不会产生扩孔现象，杜绝了兜底打捞过程中二次事故的出现。

2)节约了卡钻时间，增加了工效，有利于加快工程进度：

本工具的制作简单，操作方便，相比破除打捞法需要的准备时间、对钻杆进行破除时间以及筒钻钻进与打捞时间，极大的减少了处理时间，增加了工效，提供了施工的便捷性。

3)减少了卡钻处理过程中存在的安全隐患：

本卡钻处理工具与传统处理方法相比，完全没有水下切割、钻杆断裂等高危风险，所有施工仅靠一台吊车即可完成，大大降低了处理的危险性。

附图说明

图1是本发明实施例的平面结构示意图；

图2是本发明实施例的立面结构示意图；

图3是图2的侧面结构示意图；

图4是本发明钻机卡钻处理方法的流程框图；

图5是本发明实施例下放到卡钻位置处的状态示意图；

图6是本发明实施例破除卡钻位置处岩石的状态示意图；

图7是本发明实施例破除完毕后拔出的状态示意图；

图中，1为弧形钢板，2为法兰盘，3为导向套筒，4为钻杆，5为连接杆、6为加强件、7为泥浆循环通道。

具体实施方式

下列非限制性实施例用于说明本发明。

参考图1-3所示，一种钻机卡钻处理装置，包括破岩器、钻杆4、连接件和导向套筒3，钻杆4底部可拆卸连接连接件，连接件两端连接固定破岩器和导向套筒3，导向套筒3内径大于卡钻钻机的钻杆外径，并能套于卡钻钻机的钻杆上上下移动，导向套筒3的移动方向与破岩器的破岩方向平齐，使得破岩器能随导向套筒3的移动而破岩，且两者之间的距离等于卡钻钻机的钻杆至钻头边的距离，使得破岩器正好能位于钻头与井眼壁的卡钻位置；破岩器包括两块弧形金属板(优选弧形钢板1)，以及金属丝刷(优选钢丝刷)，还包括连接于弧形钢板1两侧之间的加强件6。弧形钢板1底部呈尖锥形，并设有金属丝刷，两块弧形钢板1以卡钻钻机的钻杆为轴线并平行间隔一定距离，且两块弧形钢板1的两侧边沿固定封闭，形成一上下贯通的泥浆循环通道7。连接件包括法兰盘2和连接杆5，连接杆5两端连接固定弧形钢板1和导向套筒3，连接杆5顶部与法兰盘2连接固定，法兰盘2与钻杆4底部可拆卸连接。

作为选择，弧形金属板为弧形钢板1，两块弧形钢板1焊接成一个空心整体，中间作为泥浆循环通道7，弧形钢板1与导向套筒3通过连接杆5焊接形成一个整体，连接杆5长度为卡钻钻头半径与导向套筒3半径之差；法兰盘2固定在连接杆5上端(螺栓连接或者焊接)，导向套筒3直径要大于卡钻钻机的钻杆直径。下放时，将导向套筒3套入卡钻钻机钻杆上，保证下放过程中不产生偏位。

作为示例，作为示例，以桩基直径2.5m在施工过程中，由于井眼孔内存在斜孔现象，使钻头在提升过程中，在斜孔位置处抵死，从而出现卡钻事故，制作钻机卡钻处理装置，具体如下：

弧形钢板1：弧长为1.3m，约1/6周长，将两块焊接成整体，中间设有5cm空隙，作为泥浆循环通道7。

法兰盘2：用于钻杆4的连接。

钻杆4：直径约为20cm，连接法兰盘2后，用于该工具的下放。

导向套筒3：直径约85cm，长约2m，套入卡钻钻杆后，即可使该工具沿钻杆准确下放到卡钻位置处，不会产生偏移。

连接杆件5：长度约81cm，用于连接弧形钢板1、法兰盘2和导向套筒3。

一种采用前述的钻机卡钻处理装置的钻机卡钻处理方法，参考图4-7所示，依次包括以下步骤：

1)采用吊车将导向套筒3套入原卡钻钻机的钻杆上后，将钻机卡钻处理装置的钻杆4与弧形钢板1顶部法兰盘2连接，沿卡钻钻机的钻杆进行下放；

2)弧形钢板1下放到卡钻位置处时，吊车通过钻机卡钻处理装置的钻杆4对弧形钢板1进行提升、下放，利用其自重产生的冲击力将卡钻位置处的砂岩破碎；破碎后的砂岩通过弧形钢板1上泥浆循环通道7底部的开口进行正循环浮渣，然后再通过原卡钻钻机的钻杆进行反循环吸出，直至弧形钢板1到达钻头底部；

3)弧形钢板1到达钻头底部后，再进行循环一段时间后，待破碎岩渣充分清除后，将其提出，然后绕井眼孔壁四周选择另一处下放，按步骤2进行岩石破碎；

4)由于弧形钢板1为弧形结构，需绕孔壁四周依次下放多次，直至将钻头四周卡钻处岩石完全破碎；

5)上述步骤完成后，即可将钻头提出，如若无法提出，则重复步骤2)至4)几次即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种钻机卡钻处理装置，其特征在于：包括破岩器、钻杆、连接件和导向套筒，钻杆底部可拆卸连接连接件，连接件两端连接固定破岩器和导向套筒，导向套筒内径大于卡钻钻机的钻杆外径，并能套于卡钻钻机的钻杆上上下移动，导向套筒的移动方向与破岩器的破岩方向平齐，且破岩器和导向套筒之间的距离等于卡钻钻机的钻杆至钻头边的距离；破岩器包括两块弧形金属板，以及金属丝刷，弧形金属板底部呈尖锥形，并设有金属丝刷，两块弧形金属板以卡钻钻机的钻杆为轴线并平行间隔一定距离，且两块弧形金属板的两侧边沿固定封闭，形成一上下贯通的泥浆循环通道；还包括连接于弧形金属板两侧之间的加强件；连接件包括法兰盘和连接杆，连接杆两端连接固定破岩器和导向套筒，连接杆顶部与法兰盘连接固定，法兰盘与钻杆底部可拆卸连接。

2.一种采用权利要求1所述的钻机卡钻处理装置的钻机卡钻处理方法，其特征在于依次包括以下步骤：

1）采用吊车将导向套筒套入原卡钻钻机的钻杆上后，将钻机卡钻处理装置的钻杆与破岩器顶部法兰盘连接，沿卡钻钻机的钻杆进行下放；

2）破岩器下放到卡钻位置处时，吊车通过钻机卡钻处理装置的钻杆对破岩器进行提升、下放，利用其自重产生的冲击力将卡钻位置处的砂岩破碎；破碎后的砂岩通过破岩器上泥浆循环通道底部的开口进行正循环浮渣，然后再通过原卡钻钻机的钻杆进行反循环吸出，直至破岩器到达钻头底部；

3）破岩器到达钻头底部后，再进行循环一段时间后，待破碎岩渣充分清除后，将其提出，然后绕井眼孔壁四周选择另一处下放，按步骤2进行岩石破碎；

4）由于破岩器为弧形结构，需绕孔壁四周依次下放多次，直至将钻头四周卡钻处岩石完全破碎；

5）上述步骤完成后，即可将钻头提出，如若无法提出，则重复步骤2）至4）几次即可。