本發(fā)明屬于地浸采鈾領(lǐng)域，具體涉及一種井內(nèi)逆向投礫工具，用于地浸采鈾工藝井及一般水文水井、地?zé)峋耐兜[。

背景技術(shù)：

對(duì)于地浸采鈾工藝井、水文水井、地?zé)峋畞碚f，管外填礫式結(jié)構(gòu)是最常用的鉆孔成井方式。其中，基管為鉆孔的套管或其他管柱，外面通過絲網(wǎng)、繞絲或環(huán)型骨架等方式進(jìn)行防砂，基管上連套管，下接沉砂管。投礫采用靜水或動(dòng)水方式(趙喬付等.cn103899283a，2014.07.02，一種砂石泵填礫方法.汪發(fā)文等.cn103883291b，2016.03.02，水文水井管內(nèi)投礫成井設(shè)備及施工方法.)，將礫料從套管外環(huán)空中正向填入。

這類投礫方式對(duì)于淺井礫料堆放比較結(jié)實(shí)，成本低。但對(duì)于深井，正向投礫則相對(duì)困難，投礫時(shí)間長(zhǎng)、礫石易于分級(jí)、搭橋；特別對(duì)于有多個(gè)含水層或多目的礦層時(shí)，采用多層過濾管、進(jìn)行多層填礫，困難很大。

針對(duì)常見的填礫式成井的缺點(diǎn)，美國(guó)地浸工藝井借鑒石油開采的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行全孔逆向注水泥漿、切割、下入內(nèi)置過濾器、逆向投礫(王海峰，蘇學(xué)斌，劉乃忠，邢擁國(guó)，武偉，程宗芳.美國(guó)地浸鈾礦山鉆孔成井工藝及井場(chǎng)運(yùn)行.鈾礦冶.vol.29(3)，2010.8:113-118.)。其逆向投礫的進(jìn)行是通過兩個(gè)單向閥來控制，下投礫管困難，且投礫完成后管內(nèi)的礫料需要返排。針對(duì)多層礦，我國(guó)也開始進(jìn)行內(nèi)置過濾器的研究，但考慮到逆向投礫的困難，并未開展逆向投礫的研究(姜巖等.地浸開采多層礦體的鉆孔過濾器建造工藝.鈾礦冶.vol.33(4)，2014.11:177-191)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)出一種井內(nèi)逆向投礫工具，該投礫工具可以保證投礫結(jié)束后有效關(guān)閉投礫口，并使投礫管內(nèi)的礫料保持在管內(nèi)，在井口取出而避免返排。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種井內(nèi)逆向投礫工具，所述投礫工具包括外投礫部件和插入在外投礫部件內(nèi)的插管；所述的外投礫部件的主體結(jié)構(gòu)為外管，外管的頂部設(shè)有接箍，中部的同一水平面上設(shè)有四個(gè)均勻分布的投礫孔a；外管的內(nèi)表面且在投礫孔a的上方設(shè)有擋塊，在每個(gè)投礫孔a的正下方設(shè)有凹槽，凹槽的正下方設(shè)有導(dǎo)向軌道，導(dǎo)向軌道的正下方設(shè)有銷釘；所述的導(dǎo)向軌道內(nèi)裝有滑套；滑套上設(shè)有爪簧，四個(gè)爪簧的中部各設(shè)有一個(gè)投礫孔b，滑套在外力作用下可經(jīng)導(dǎo)向軌道沿著外管的內(nèi)表面上下滑動(dòng)；當(dāng)滑套下行至斬?cái)噤N釘時(shí)，投礫孔b與投礫孔a完全正對(duì)；

所述的插管為上粗下細(xì)、上端開口且下端封口的結(jié)構(gòu)，上端開口處為接頭，下端封口處為凸頭；在插管中部的同一水平面上設(shè)有四個(gè)均勻分布的出礫口，在出礫口的上部設(shè)有彈簧塞。

所述的接頭與投礫管相連，用作礫料的注入通道及控制部件。

所述的彈簧塞上端為固定在插管上的彈簧座，彈簧座的下端設(shè)有彈簧，彈簧的下端連接滑塊；滑塊的外部固定有擋片，擋片擋住彈簧以保證彈簧內(nèi)不進(jìn)砂子；滑塊內(nèi)壁緊貼插管的外壁；在外力作用下，滑塊可帶動(dòng)擋片向上滑動(dòng)，同時(shí)露出出礫口。

所述的彈簧座上有密封圈b，密封圈b與擋片緊密接觸。

所述的投礫孔a制成喇叭口，內(nèi)小外大；投礫孔b也制成喇叭口，外小內(nèi)大。

在外管的內(nèi)壁上投礫孔a的上方和下方分別設(shè)有密封圈c。

在插管上部較粗的位置上設(shè)有密封圈a。

本發(fā)明所述的井內(nèi)逆向投礫工具的使用方法，包括以下步驟：

1)將外投礫部件的接箍與過濾篩管相連，過濾篩管上部的封隔裝置將過濾篩管和外投礫部件懸掛在套管上，并使過濾篩管正對(duì)目標(biāo)出水層位；

2)將插管的接頭與投礫管相連并下入井內(nèi)；

3)通過鉆機(jī)或其他井下作業(yè)機(jī)械緩緩下入插管，置于過濾篩管內(nèi)；

4)再向下插入插管，進(jìn)入外投礫部件；首先密封圈a進(jìn)行封隔，然后彈簧塞上的滑塊碰上外投礫部件上的擋塊并壓縮彈簧，露出出礫口；

5)繼續(xù)向下插入插管，使插管的凸頭進(jìn)入凹槽擠壓滑套上的爪簧，爪簧收縮使滑套經(jīng)導(dǎo)向軌道向下滑行，至銷釘處斬?cái)噤N釘，此時(shí)爪簧上的投礫孔b和外投礫部件上的投礫孔a對(duì)正打開；

6)從井口往投礫管投礫，礫料從出礫口流出，經(jīng)投礫孔b和投礫孔a進(jìn)入外投礫部件外的環(huán)形空間中；

7)投礫結(jié)束后緩緩撥出插管，爪簧在插管推行下經(jīng)導(dǎo)向軌道向上滑行，關(guān)閉投礫孔a和投礫孔b，并在凹槽處放開爪簧，插管與滑套分開；

8)插管繼續(xù)上行，彈簧恢復(fù)彈力，滑塊下行并關(guān)閉出礫口，將剩余的礫料留在投礫管中；

9)插管繼續(xù)上行，密封圈a脫離外投礫部件并完成投礫工序。

本發(fā)明的顯著效果在于：本發(fā)明采用改進(jìn)的滑套開關(guān)，可以方便實(shí)現(xiàn)投礫口的開與關(guān)；采用喇叭口結(jié)構(gòu)，可以將圓形礫料擠入外環(huán)形空間或內(nèi)管空間，使礫料不卡在滑套與外投礫部件之間，使滑套無法關(guān)閉；插管上的彈簧塞結(jié)構(gòu)，可以保證投礫管內(nèi)的礫料在投礫結(jié)束后不溜入井底，而留在投礫管內(nèi)，從井口取出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明外投礫部件示意圖；

圖2是本發(fā)明插管結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明開關(guān)打開示意圖；

圖4是本發(fā)明開關(guān)關(guān)閉示意圖。

圖注：1外投礫部件、2插管、3管箍、4外管、5擋塊、6導(dǎo)向軌道、7投礫孔a、8銷釘、9滑套、10爪簧、11投礫孔b、12插管公接頭、13密封圈a、14彈簧塞、15出礫口、16彈簧座、17彈簧、18擋片、19滑塊、20凹槽、21密封圈b、22密封圈c。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種井內(nèi)逆向投礫工具作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種井內(nèi)逆向投礫工具，所述投礫工具包括外投礫部件1和插入在外投礫部件1內(nèi)的插管2；所述的外投礫部件1的主體結(jié)構(gòu)為外管4，外管4的頂部設(shè)有接箍3，中部的同一水平面上設(shè)有四個(gè)均勻分布的投礫孔a7；外管4的內(nèi)表面且在投礫孔a7的上方設(shè)有擋塊5，在每個(gè)投礫孔a7的正下方設(shè)有凹槽20，凹槽20的正下方設(shè)有導(dǎo)向軌道6，導(dǎo)向軌道6的正下方設(shè)有銷釘8；所述的導(dǎo)向軌道6內(nèi)裝有滑套9；滑套9上設(shè)有爪簧10，四個(gè)爪簧10的中部各設(shè)有一個(gè)投礫孔b11，滑套9在外力作用下可經(jīng)導(dǎo)向軌道6沿著外管4的內(nèi)表面上下滑動(dòng)；當(dāng)滑套9下行至斬?cái)噤N釘8時(shí)，投礫孔b11與投礫孔a7完全正對(duì)；

所述的插管2為上粗下細(xì)、上端開口且下端封口的結(jié)構(gòu)，上端開口處為接頭12，下端封口處為凸頭23；在插管2中部的同一水平面上設(shè)有四個(gè)均勻分布的出礫口15，在出礫口15的上部設(shè)有彈簧塞14。

所述的接頭12與投礫管相連，用作礫料的注入通道及控制部件。

所述的彈簧塞14上端為固定在插管2上的彈簧座16，彈簧座16的下端設(shè)有彈簧17，彈簧17的下端連接滑塊19；滑塊19的外部固定有擋片18，擋片18擋住彈簧17以保證彈簧17內(nèi)不進(jìn)砂子；滑塊19內(nèi)壁緊貼插管2的外壁；在外力作用下，滑塊19可帶動(dòng)擋片18向上滑動(dòng)，同時(shí)露出出礫口15。

所述的彈簧座16上有密封圈b21，密封圈b21與擋片18緊密接觸。

所述的投礫孔a7制成喇叭口，內(nèi)小外大；投礫孔b11也制成喇叭口，外小內(nèi)大。

在外管4的內(nèi)壁上投礫孔a7的上方和下方分別設(shè)有密封圈c22。

在插管2上部較粗的位置上設(shè)有密封圈a13。

本發(fā)明所述的井內(nèi)逆向投礫工具的使用方法，包括以下步驟：

1)將外投礫部件1的接箍3與過濾篩管相連，過濾篩管上部的封隔裝置將過濾篩管和外投礫部件1懸掛在套管上，并使過濾篩管正對(duì)目標(biāo)出水層位；

2)將插管2的接頭12與投礫管相連并下入井內(nèi)；

3)通過鉆機(jī)或其他井下作業(yè)機(jī)械緩緩下入插管2，置于過濾篩管內(nèi)；

4)再向下插入插管2，進(jìn)入外投礫部件；首先密封圈a13進(jìn)行封隔，然后彈簧塞14上的滑塊19碰上外投礫部件1上的擋塊5并壓縮彈簧17，露出出礫口15；

5)繼續(xù)向下插入插管2，使插管2的凸頭23進(jìn)入凹槽20擠壓滑套9上的爪簧10，爪簧10收縮使滑套9經(jīng)導(dǎo)向軌道6向下滑行，至銷釘8處斬?cái)噤N釘8，此時(shí)爪簧10上的投礫孔b11和外投礫部件1上的投礫孔a7對(duì)正打開；

6)從井口往投礫管投礫，礫料從出礫口15流出，經(jīng)投礫孔b11和投礫孔a7進(jìn)入外投礫部件1外的環(huán)形空間中；

7)投礫結(jié)束后緩緩撥出插管2，爪簧10在插管2推行下經(jīng)導(dǎo)向軌道6向上滑行，關(guān)閉投礫孔a7和投礫孔b11，并在凹槽20處放開爪簧10，插管2與滑套9分開；

8)插管2繼續(xù)上行，彈簧17恢復(fù)彈力，滑塊19下行并關(guān)閉出礫口15，將剩余的礫料留在投礫管中；

9)插管2繼續(xù)上行，密封圈a13脫離外投礫部件1并完成投礫工序。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作了詳細(xì)說明，上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的最優(yōu)實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。