一种一体式大直径扩腔充填器具

1.本发明涉及钻探技术领域，尤其可应用于海洋浅软地层钻探、陆地地基大直径钻孔领域的扩腔填充，特别是涉及一种一体式大直径扩腔充填器具。

背景技术：

2.在地基桩基础建设中，经常需要进行地层钻井扩腔，而后充填，保障地基稳定性。在石油天然气开发中，也提出了进行井眼扩眼，用于提高近井筒渗透率。当进行大直径扩眼时，为了保证井壁稳定性，通常还需要在扩后腔体内填充大颗粒填充物，使地层既构成了较大孔隙度，同时保障了地层的稳定性。
3.当前的扩腔工具包括射流摇臂式、集束式、投球激活式等不同结构，其中射流摇臂式，可以在较小的摇臂范围内，通过水力射流扩腔。在扩腔完成后，需要进行腔体填充，但是当前该技术主要采用的方法需要两个步骤，由扩腔器具进行井眼扩腔后，提钻更换钻具再进行腔体充填，工艺繁琐，用时较长。缺乏一体式的大直径扩腔充填器具。
4.当前的扩腔充填工艺多为分开的两个步骤，在扩腔完成后需要更换钻具进行腔体充填，用时较长。同时，在传统的射流摇臂式扩腔器具中，喷嘴口单一，无法较为均匀地实现大面积快速扩孔。并且，在扩腔完成后，需要及时反馈腔体大小，但是传统的扩腔器具未设置添加测斜仪等相关仪器的位置，使施工人员无法明确扩腔程度，无法为下一步的充填工作提供有效的数据支持。因此开发一种具备测斜能力的一体化扩腔充填器具很有必要。

技术实现要素：

5.为解决以上技术问题，本发明提供一种一体式大直径扩腔充填器具，在完成扩腔过程后，不需要更换钻具，可以通过投球憋压封堵扩腔通道，剪断销打开充填通道，直接进行腔体填充，实现了大直径扩腔与充填的一体化操作，精简了工艺流程，节约了施工时间成本。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种一体式大直径扩腔充填器具，包括接头体、活塞、剪断销、扩腔接头、分流座、连接管、中心轴和扩腔翼板；所述接头体上端设置有锥形内螺纹，所述接头体下端设置有锥形外螺纹，所述扩腔接头上端设置有锥形内螺纹，所述接头体与所述扩腔接头之间通过所述锥形内螺纹和所述锥形外螺纹相连接；所述接头体侧壁上贯通的设置有多个销孔，所述活塞设置于所述接头体内，所述剪断销穿过所述销孔后与所述活塞的外侧壁相连接；所述接头体的侧壁上设置有多个填充喷嘴，所述填充喷嘴与所述接头体内部相连通，且，当所述剪断销与所述活塞相连接时，所述活塞堵塞所述多个填充喷嘴，当所述剪断销剪断后，所述活塞下移，所述活塞不再堵塞所述多个填充喷嘴；所述扩腔接头内壁上设置有轴向限位部，所述分流座设置于所述扩腔接头内，且所述分流座与所述轴向限位部之间设置有弹性件；所述分流座上设置有两个节流孔，所述两个节流孔均与所述接头体内侧的腔体相连通；所述中心轴设置于所述扩腔接头下部，所述扩腔翼板的上端与所述中心轴相连接；
所述扩腔翼板内设置有喷射水管，所述喷射水管与多个扩腔喷嘴座相连通，所述连接管一端与所述分流座的所述节流孔相连通，所述连接管另一端与所述喷射水管相连通。
8.可选的，所述扩腔接头内壁上设置有挡圈，所述挡圈位于所述分流座上方。
9.可选的，所述轴向限位部为中心孔轴肩。
10.可选的，所述连接管为胶管。
11.可选的，所述扩腔翼板内设置有仪器管，所述仪器管用于盛放测量仪器。
12.可选的，所述多个扩腔喷嘴座设置于一喷嘴挡板上，所述喷嘴挡板设置于所述扩腔翼板上。
13.可选的，所述扩腔翼板的上端设置有凹槽外弧，所述凹槽外弧用于为所述连接管提供轨道。
14.可选的，所述扩腔接头下部与所述中心轴的轴线相垂直的设置于宽槽，所述宽槽的宽度大于所述扩腔翼板的宽度。
15.可选的，所述宽槽的上端设置有限位板，所述限位板用于限制所述扩腔翼板的最大开启角度。
16.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.(1)结合了大直径扩腔工艺和填充工艺，在不更换钻具的情况下，通过投球改变器具工作形态，可以一次性实现大直径扩腔和填充工艺，减少了施工时间，节约了施工成本；
18.(2)扩腔翼板上安装有一排喷嘴，可以尽可能增大喷射范围，减少施工时间；
19.(3)采用弹簧增加阻尼，可以缓慢打开和闭合扩腔翼板，使器具使用更加安全，不易损坏；
20.(4)在扩腔翼板上添加了仪器管，可以安装施工所需的测斜仪、温度仪等设备，通过测斜仪记录翼板张开角度，可以为扩腔直径的计算提供数据支持，加强了器具的功能和实用性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
22.图1为本发明一体式大直径扩腔充填器具的结构示意图；
23.图2为本发明一体式大直径扩腔充填器具的侧向结构示意图；
24.图3为本发明一体式大直径扩腔充填器具的剖视结构示意图；
25.图4为本发明一体式大直径扩腔充填器具中扩腔翼板的结构示意图。
26.附图标记说明：1、接头体；2、活塞；3、剪断销；4、填充喷嘴；5、钢球；6、扩腔接头；7、挡圈；8、分流座；9、弹簧；10、胶管；11、中心轴；12、限位板；13、扩腔翼板；14、仪器管；15、凹槽外弧；16、喷射水管；17、喷嘴挡板；18、扩腔喷嘴座。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。
28.如图1至4所示，本实施例提供一种一体式大直径扩腔充填器具，包括接头体1、活塞2、剪断销3、扩腔接头6、分流座8、连接管、中心轴11和扩腔翼板13。
29.接头体1上端设置有锥形内螺纹，接头体1下端设置有锥形外螺纹，扩腔接头6上端设置有锥形内螺纹，接头体1与扩腔接头6之间通过锥形内螺纹和锥形外螺纹相连接；接头体1侧壁上贯通的设置有多个销孔，活塞2设置于接头体1内，剪断销3穿过销孔后与活塞2的外侧壁相连接。
30.接头体1的侧壁上设置有多个填充喷嘴4，填充喷嘴4与接头体1内部相连通，且，当剪断销3与活塞2相连接时，活塞2堵塞多个填充喷嘴4，当剪断销3剪断后，活塞2下移，活塞2不再堵塞多个填充喷嘴4。
31.扩腔接头6内壁上设置有中心孔轴肩，分流座8设置于扩腔接头6内，且分流座8与中心孔轴肩之间设置有弹簧9，弹簧9为螺旋弹簧9。
32.分流座8上设置有两个节流孔，两个节流孔均与接头体1内侧的腔体相连通。
33.中心轴11设置于扩腔接头6下部，扩腔翼板13的上端与中心轴11相连接。
34.扩腔翼板13内设置有喷射水管16，喷射水管16与多个扩腔喷嘴座18相连通，连接管一端与分流座8的节流孔相连通，连接管另一端与喷射水管16相连通。
35.于本具体实施例中，扩腔接头6内壁上设置有挡圈7，挡圈7位于分流座8上方。
36.连接管为胶管10。
37.扩腔翼板13内设置有仪器管14，仪器管14用于盛放测量仪器。
38.多个扩腔喷嘴座18设置于一喷嘴挡板17上，喷嘴挡板17设置于扩腔翼板13上。
39.扩腔翼板13的上端设置有凹槽外弧15，凹槽外弧15用于为连接管提供轨道。
40.扩腔接头6下部与中心轴11的轴线相垂直的设置于宽槽，宽槽的宽度大于扩腔翼板13的宽度。
41.宽槽的上端设置有限位板12，限位板12用于限制扩腔翼板13的最大开启角度。
42.具体工艺流程：
43.在第一步扩腔时，高压流体通过填充器中心通道，流入分流座8，而后通过胶管10流入扩腔翼板13中，由扩腔翼板13中的扩腔喷嘴座18喷出，在流体喷射压力的作用下，扩腔翼板13张开，卡至限位板12处，流体沿扩腔喷嘴座18角度喷射，形成扩腔。在扩腔翼板13中添加了仪器管14，可在仪器管14中添加测斜仪、温度仪等仪器，用于检测扩腔程度、腔体温度等。在流体通过填充器后，分流座8开小孔，有节流效果，导致上方憋压，进行会使分流座8下移，但是分流座8靠胶管10与扩腔翼板13连接，若分流座8快速上下移动，则易造成胶管10的破损，因此在分流座8下放安装有弹簧9，可在分流座8下移过程中提供阻力，使分流座8缓慢下移，翼板扩张，胶管10缓慢弯曲，不易发生剧烈拉拽。
44.当扩腔完成后，需要收回翼板。此时，地面降低流体压力，分流座8上部压力降低，在底部压缩弹簧9的弹力作用下缓慢上移，依托胶管10的牵引力，回收翼板。
45.在翼板回收后，需要进行充填。投入钢球5，堵塞填充器活塞2中心孔，注入流体憋压，压力增大到一定程度，活塞2与接头体1之间的剪断销3被剪断，活塞2落至接头体1底部
轴肩。接头体1喷嘴露出，使填充器中心与需要填充的腔体连接，填充物沿接头体1中心注入，通过喷嘴流至腔体进行充填。填充完成后上提整套器具。
46.本发明中的一体式大直径扩腔充填器具，在完成扩腔过程后，不需要更换钻具，可以通过投球憋压封堵扩腔通道，剪断销3打开充填通道，直接进行腔体填充，实现了大直径扩腔与充填的一体化操作，精简了工艺流程，节约了施工时间成本。
47.在扩腔翼板13上添加了仪器管14，可用于安装施工所需的测斜仪、温度仪等仪器，测斜仪可记录翼板张开角度，为工作人员提供扩腔直径的计算数据，加强了器具的功能和实用性。
48.在扩腔翼板13张开和闭合的过程中，为防止翼板剧烈开合引起的器具损坏或胶管10损坏，在分流座8下放安装了弹簧9，可为翼板的张开和闭合提供缓冲作用。
49.扩腔翼板13添加了外弧，为胶管10形成变形轨道，使胶管10弯曲或拉伸的过程更加顺滑，不易损坏。
50.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
51.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，包括接头体、活塞、剪断销、扩腔接头、分流座、连接管、中心轴和扩腔翼板；所述接头体上端设置有锥形内螺纹，所述接头体下端设置有锥形外螺纹，所述扩腔接头上端设置有锥形内螺纹，所述接头体与所述扩腔接头之间通过所述锥形内螺纹和所述锥形外螺纹相连接；所述接头体侧壁上贯通的设置有多个销孔，所述活塞设置于所述接头体内，所述剪断销穿过所述销孔后与所述活塞的外侧壁相连接；所述接头体的侧壁上设置有多个填充喷嘴，所述填充喷嘴与所述接头体内部相连通，且，当所述剪断销与所述活塞相连接时，所述活塞堵塞所述多个填充喷嘴，当所述剪断销剪断后，所述活塞下移，所述活塞不再堵塞所述多个填充喷嘴；所述扩腔接头内壁上设置有轴向限位部，所述分流座设置于所述扩腔接头内，且所述分流座与所述轴向限位部之间设置有弹性件；所述分流座上设置有两个节流孔，所述两个节流孔均与所述接头体内侧的腔体相连通；所述中心轴设置于所述扩腔接头下部，所述扩腔翼板的上端与所述中心轴相连接；所述扩腔翼板内设置有喷射水管，所述喷射水管与多个扩腔喷嘴座相连通，所述连接管一端与所述分流座的所述节流孔相连通，所述连接管另一端与所述喷射水管相连通。2.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述扩腔接头内壁上设置有挡圈，所述挡圈位于所述分流座上方。3.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述轴向限位部为中心孔轴肩。4.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述连接管为胶管。5.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述扩腔翼板内设置有仪器管，所述仪器管用于盛放测量仪器。6.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述多个扩腔喷嘴座设置于一喷嘴挡板上，所述喷嘴挡板设置于所述扩腔翼板上。7.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述扩腔翼板的上端设置有凹槽外弧，所述凹槽外弧用于为所述连接管提供轨道。8.根据权利要求1所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述扩腔接头下部与所述中心轴的轴线相垂直的设置于宽槽，所述宽槽的宽度大于所述扩腔翼板的宽度。9.根据权利要求8所述的一体式大直径扩腔充填器具，其特征在于，所述宽槽的上端设置有限位板，所述限位板用于限制所述扩腔翼板的最大开启角度。

技术总结

本发明公开一种一体式大直径扩腔充填器具，涉及钻探技术领域，主要结构包括接头体、活塞、剪断销、扩腔接头、分流座、连接管、中心轴和扩腔翼板，在完成扩腔过程后，不需要更换钻具，通过投球憋压封堵扩腔通道，打开充填通道，直接进行腔体填充，实现了大直径扩腔与充填的一体化操作，精简了工艺流程，节约了施工时间成本。在扩腔翼板上添加了仪器管，可用于安装施工所需的测斜仪、温度仪等仪器，提供计算数据，加强了功能和实用性。为防止翼板剧烈开合引起的器具损坏或胶管损坏，在分流座下放安装了弹簧，可为翼板的张开和闭合提供缓冲作用。扩腔翼板添加了外弧，为胶管形成变形轨道，使胶管弯曲或拉伸的过程更加顺滑，不易损坏。不易损坏。不易损坏。