Устройство для образования скважин в грунте и нагнетания через них закрепляющего раствора Советский патент 1982 года по МПК E02D3/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИН В ГРУНТЕ И НАГНЕТАНИЯ ЧЕРЕЗ НИХ ЗАКРЕПЛЯЮЩЕГО

1

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, а именно к устройствам для образования скважин и нагнетания через них закрепляющих растворов, и может быть использовано при закреплении горных пород и гидрогеологических исследованиях.

Известно устройство для нагнетания в грунт через скважины закрепляющего раствора, включающее колонну труб, закрепленный на ней породоразрущающий инструмент и размещенный над ним уплотнитель 1 .

Однако устройство характеризуется недостаточной надежностью, проявляющаяся в том, что эластичный замкнуты.й разжимной уплотнитель не выдерживает больщих перепадов давления, возникающих в верхней его части, а также в повыщенном износе уплотнителя при надвигании на него внещнего кожуха.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для образования скважин и закрепления грунта, включающее составную по длине щтангу с породоразрущающим инструментом и размещенными над ним

РАСТВОРА

эластичным уплотнителем и центрирующим приспособлением 2.

Недостатки данного устройства заключаются в снижении с течением времени уплотнителем эластичности, а его кромки истираются, что приводит к снижению надежности его работы и, как следствие, к снижению эффективности закрепления грунта.

Цель изобретения - повыщение надежности.

10

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, включающем составную по длине полую штангу с породоразрушающим инструментом и размещенными над ним эластичным уплотнителем и центрирующим приспособлением, полая щтанга снабжена размещенными над породоразрущающим инструментом кольцевыми упорами и держателем эластичного уплотнителя, причем последний выполнен в виде расположенной под нижним упором манжеты, охваты20вающей полую щтангу с зазором и соединенной с держателем.

Держатель эластичного уплотнения выполнен в виде свободно насаженного на щтангу между кольцевыми упорами чащеобразного элемента с окнами на боковой поверхности.

Верхний кольцевой упор выполнен с отверстиями, а держатель в виде пропущенных через отверстия в упоре стержней с опорами на верхнем их конце и утяжелителем на нижнем.

На фиг. 1 изображено устройство в скважине при нагнетании закрепляющего раствора, общий вид; на фиг. 2 - то же, при бурении скважины; на фиг. 3 - вариант выполнения держателя эластичного уплотнителя.

Устройство имеет составную по длине полую штангу 1 с породоразрушающим инструментом 2 на конце, закрепленные на щтанге 1 над породоразрущающим инструментом 2,верхний 3 и .нижний 4 кольцевые упоры, эластичный уплотнитель, выполненный в виде расположенного под нижним 4 упором манжеты 5, охватывающей полую щтангу 1 с зазором, соединенный с манжетой 5 ее держатель, выполненный в виде свободно насаженного на шатнгу 1 между кольцевыми упорами 3 и 4 чащеобразного эле.мента 6 с окнами 7 по боковой поверхности.

Верхний кольцевой упор 3 может быть выполнен поворотным вокруг щтанги 1 с отверстиями 8, а держатель манженты 5 - в виде пропущенных через отверстия 8 в упоре 3 стержней 9 с опорами 10 на верхнем их конце и утяжелителем 11 на нижнем. Для новыщения надежности вертикального перемещения манжеты 5 между верхним кольцевым упором 3 и чащеобразны.м элементом 6 может быть установлена пружина 12 или по варианту выполнения держателя (фиг. 3) пружина 13 на каждом стержне 9. С целью снижения степени износа во время бурения манжеты 5 предусмотрены закрепленные на чащеобразном элементе 6 упругие пластины 14, которые в варианте выполнения держателя манжеты 5 закрепляются на верхнем кольцевом упоре 3. Устройство также имеет поворотное центрируюпдее приспособление 15, исключающее возможность заклинивания манжеты 5.

Устройство работает следующим образом.

Во время бурения скважины 16 манжета 5 с чащеобразным элементом 6 находится в крайнем нижнем положеиим, г)пираясь на упорное кольцо 3. При бурении скважины 16 с промывкой промывочная жидкость протекает по зазору между манжетой 5 и щтангой 1 и через окна 7 в эле.менте 6. При этом про.мывочная жидкость оказывает на манжету 5 гидродинамическое давление, которое преодолевается весом манжеты 5 и чащеобразного элемента 6, утяжелителя 11 и дополнительным усилием пружины 12 (13).

Для проведения процесса нагнетания закрепляющего раствора в полую щтангу

1 подают увеличенный расход жидкости, превыщающий расход промывки при бурении. Вследствие этого гидродинамическое давление жидкости начинает превышать вес манжеты 5, элемента 6 и усилие пружины 12 (13). Под воздействием избыточного гидрОлТ,инамического давления .манжета 5 поднимается, входит в контакт с упорным кольцом 4 и прижимается к стенкам скважины 16. Возрастающее при нагнетании давление жидкости в инъектируемой зоне

будет удерживать манжету 5 в этом состоянии во время всего процесса нагнетания. По окончании этого процесса давление закрепляющего раствора уменьшается, манжета 5 возвращается в нижнее положение.

Такое выполнение устройства позволяет увеличить расстояние между буровыми скважинами, а следовательно, уменьшить их количество,, сократить затраты на -производство .работ по заполнению полостей, например в основании гидротехнических сооружений,

сократить сроки проведения работ, а следовательно, ускорить ввод сооружений в эксплуатацию.

Формула изобретения

1.Устройство образования скважин в грунте и нагнетания через них закрепляющего раствора, включающее составную по длине полую щтангу с породоразрущающим инструментом и раз.мещенными над ним эластичны.м уплотнителем и центрирующим приспособлением, отличающееся те.м, что, с целью повыщения надежности, полая щтанга снабжена размещенными над породоралрущающим инструментом кольцевыми упорами и держателем эластичного уплотнителя, причем последний выполнен в виде расположенной под нижним упором .манжеты, охватывающей полую щтангу с зазором и соединенной с держателем.

O 2. Устройство по п. 1, отличающееся те.м, что держатель эластичного уплотнителя выполнен в виде свободно насаженного на щтангу между кольцевыми упорами чащеобразного элемента с окнами на боковой поверхности.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что верхний кольцевой упор выполнен с отверстиями, а держатель в виде пропущенных через отверстия в поре стержней с опорами на верхнем их конце и утяg желителем на нижнем.

Приоритет по пунктам:

27.06.80 по п. 1,

30.06.80 по пп. 2 и 3.

Источники инфор.мации,

принятые во внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2744383/29-33, кл. Е 02 D 3/12, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 779504, кл. Е 02 D 3/12, 1978.