1.现场施工工艺流程
降水管井施工的整个工艺流程包括成孔工艺和成井工艺,具体又可以划分为以下过程:准备工作→钻机进场→定位安装→开孔→下护口管→钻进→终孔后冲孔换浆→下井管→稀释泥浆→填砂→止水封孔→洗井→下泵试抽→合理安排排水管路及电缆电路→试抽水→正式抽水→水位与流量记录。
2.成孔工艺
成孔工艺也即管井钻进工艺,指管井井身施工所采用的技术方法、措施和施工工艺过程。管井钻进方法习惯上分为:冲击钻进、回转钻进、潜孔锤钻进、反循环钻进、空气钻进等。选择降水管井钻进方法时,应根据钻进地层的岩性和钻进设备等因素进行选择,一般以卵石和漂石为主的地层,宜采用冲击钻进或潜孔锤钻进,其他第四系地层宜采用回转钻进。
钻进过程中为防止井壁坍塌、掉块、漏失,以及钻进高压含水、气层时可能产生的喷涌等井壁失稳事故,需采取井孔护壁措施。可根据下列原则,采用护壁措施:
(1)保持井内液柱压力与地层侧压力(包括土压力和水压力)的平衡,是维系井壁稳定的基本方法。对于易坍塌地层,应注意经常维持和调整压力平衡关系。冲击钻进时,如果能以保持井内水位比静止水位高3~5m,可采用水压护壁。
(2)遇水不稳定地层,选用的冲洗介质类型和性能应能够避免水对地层的影响。
(3)当其他护壁措施无效时,可采用套管护壁。
(4)冲洗介质是钻进时用于携带岩屑、清洗井底、冷却和润滑钻具及保护井壁的物质。常用的冲洗介质有清水、泥浆、空气、泡沫等。钻进对冲洗介质的基本要求是:
1)冲洗介质的性能应能在较大范围内调节,以适应不同地层的钻进。
2)冲洗介质应有良好的散热能力和润滑性能,以延长钻具的使用寿命,提高钻进效率。
3)冲洗介质应无毒,不污染环境。
4)配置简单,取材方便,经济合理。
3.成井工艺
管井成井工艺是指成孔结束后,安装井内装置的施工工艺,包括探井、换浆、安装井管、填砾、止水、洗井、试验抽水等工序。这些工序完成的质量直接影响到成井后井径和井深损失的大小、成井质量能否达到设计要求的各项指标。如成井质量差,可能引起井内大量出砂或井的出水量大大降低,甚至不出水。因此,严格控制成井工艺中的各道工序是保证成井质量的关键。
(1)探井。探井是检查井深和井径的工序,目的是检查井深是否圆直,以保证井管顺利安装和滤料厚度均匀。探井工作采用探井器进行,探井器直径应大于井管直径,小于孔径25mm;其长度宜为20~30倍孔径。在合格的井孔内任意深度处,探井器应均能灵活转动。如发现井身质量不符要求,应立即进行修整。
(2)换浆。成孔结束、经探井和修整井壁后,井内泥浆黏度很大并含有大量岩屑,过滤管进水缝隙可能被堵塞,井管也可能沉不到预计深度,造成过滤管与含水层错位。因此,井管安装前,应进行换浆,即以稀泥浆置换井内的稠泥浆。换浆不应加入清水,换浆的浓度应根据井壁的稳定情况和计划填入的滤料粒径大小确定,稀泥浆一般黏度为16~18s,密度为1.05~1.10g/cm3。
(3)安装井管。安装井管前需先进行配管,即根据井管结构设计,进行配管,并检查井管的质量。井管沉设方法应根据管材强度、沉设深度和起重设备能力等因素选定,并应符合下列要求:
1)提吊下管法,宜用于井管自重(或浮重)小于井管允许抗拉力和起重的安全负荷;(www.xing528.com)
2)托盘(或浮板)下管法,宜用于井管自重(或浮重)超过井管允许抗拉力和起重的安全负荷;
3)多级下管法,宜用于结构复杂和沉设深度过大的井管。
(4)填砾。填砾前的准备工作包括:井内泥浆稀释至重度小于1.10(高压含水层除外);检查滤料的规格和数量;备齐测量填砾深度的测锤和测绳等工具;清理井口现场,加井口盖,挖好排水沟。
滤料的质量包括以下方面:滤料应按设计规格进行筛分,不符合规格的滤料不得超过15%;滤料的磨圆度应较好,棱角状砾石含量不能过多,严禁以碎石作为滤料;不含泥土和杂物;宜用硅质砾石。
填砾的方法应根据井壁的稳定性、冲洗介质的类型和管井结构等因素确定。常用的方法包括:静水填砾法、动水填砾法和抽水填砾法。
(5)洗井。为防止泥皮硬化,下管填砾之后,应立即进行洗井。管井洗井方法较多,一般分为水泵洗井、活塞洗井、空压机洗井、化学洗井和二氧化碳洗井,以及上述方法中两种或两种以上洗井方法组合的联合洗井。洗井方法应根据含水层特性、管井结构及管井强度等因素选用,简述如下:
1)松散含水层中的管井在井管强度允许时,宜采用活塞洗井和空压机联合洗井。
2)泥浆护壁的管井,当井壁泥皮不易排除,宜采用化学洗井与其他洗井方法联合进行。
3)碳酸盐岩类地区的管井宜采用液态二氧化碳配合六偏磷酸钠或盐酸联合洗井。
4)碎屑岩、岩浆岩地区的管井宜采用活塞、空气压缩机或液态二氧化碳等方法联合洗井。
(6)试抽水。管井施工阶段试抽水主要目的不在于获取水文地质参数,而是检验管井出水量的大小,确定管井设计出水量和设计动水位。试抽水类型为稳定流抽水试验,下降次数为1次,且抽水量不小于管井设计出水量;稳定抽水时间为6~8h,试抽水稳定标准为,在抽水稳定的延续时间内井的出水量、动水位仅在一定范围内波动,没有持续上升或下降的趋势,即可认为抽水已经稳定。
抽水过程中需考虑自然水位变化和其他干扰因素影响。试抽水前需测定井水含砂量。
(7)管井竣工验收质量标准。降水管井竣工验收质量标准主要应有下述四个方面:
1)管井出水量。实测管井在设计降深时的出水量应不小于管井设计出水量,当管井设计出水量超过抽水设备的能力时,按单位储水量检查。当具有位于同一水文地质单元并且管井结构基本相同的已建管井资料时,新建管井的单位出水量应与已建管井的单位出水量接近。
2)井水含砂量。管井抽水稳定后,井水含砂量应不超过1/10000~1/20000(体积比)。
3)井斜。实测井管斜度应不大于1°。
4)井管内沉淀物。井管内沉淀物的高度应小于井深的0.5%。
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