第四纪松散层大口径水井成井工艺(3)

第28卷　第2期2009年6月

吉　林　地　质J I L I N GEOLOGY

Vol 128　No 12

Jun 12009 文章编号:10012427(2009)0207402

第四纪松散层大口径水井成井工艺

王志强1

,周北沈2

,田公伟3

,孙满军

1

1.吉林省地质工程勘察院,吉林长春　130012;

2.吉林省核工业地质局,吉林长春　130012;

3.吉林省第二地质探矿工程大队,吉林吉林市　132013

摘要:本文以吉林省某地供水井为例,总结了第四纪砾石松散层大口径水井钻探施工方法及成井工

艺。根据地层特点按照钻孔设计施工,保证了成井质量。

关键词:成井工艺;第四纪;松散层;大口径水井中图分类号:P64211 文献标识码:A

收稿日期:2009201221;改回日期:2009202224

作者简介:王志强(19542),男,河北乐亭人,吉林省地质工程勘察院工程师。

The well co mpleti on technology of the Quaternary

loose l ayer l arge 2di a meter well

WANG Zhi 2qiang 1

,Z HOU Bei 2shen 2

,TI A N Gong 2wei 2

,TI A N Gong 2wei 3

,S UN Man 2jun

1

1.Institute of Geological Engineering Exploration of J ilin Province,Changchun 130012,J ilin,China;

2.N uclear Industry Geology B ureau of J ilin Province,Changchun 130012,J ilin,China;

3.The Second Team of Geologic and Exploration Engineering of J ilin P rovince,J ilin 132013,China

Abstract :I n this paper,taking the water supp ly well in a certain p lace in J ilin Pr ovince as an exa mp le,summed up the drilling methods and well comp leti on technol ogy in the l oose Quaternary gravel layer large 2dia meter well .According t o the characteristics of strata in accordance with the drillhole design and constructi on t o ensure the higy quality of well comp leti on .

Key words :well comp leti on technol ogy;Quaternary;l oose layer;large 2dia meter well

1　水文地质特征

钻孔主要含水层的岩性为第四纪中、粗砂、砾

石(卵石)层;第四纪与基岩的风化接触带;花岗岩风化后的石英砂;砂岩中的断层角砾岩和硅质灰岩的接触带。

2　钻井工艺

211　设备安装与钻具组合

设备的选择与安装:选用型号为SPJ -300型的钻机,动力采用40k W 电动机,泥浆泵BW -850/20变量泵。

设备安装要求:钻塔采用13m -A 型钻塔,安装时塔及附件必须齐全、牢固。绷绳与地面角度不应大于45°,避雷针应符合钻探规程要求,机械传动部分必须设置牢固的防护栏杆或防护罩网。钻机、泥浆泵、电动机安装必须周整、平稳、固定牢靠。钻具组合选用小径钻进和扩孔钻进两套组合。212　护壁泥浆的配制

护壁泥浆的配制是保证钻探施工的一个重要因素,其质量的优劣直接影响到钻孔的成败。特别是在钻进卵石层时,不但要求泥浆能保证卵石层不垮塌,而且要求泥浆能将孔底较大的砾石或岩屑携带出孔外。因此,根据地层结构及该孔口径较大、泥

浆用量大的特点,选用优质膨润土加水、加碱配制泥浆。配制时,将泥粉投入孔内,不开水泵,用钻头在孔底空钻,充分搅拌后,再开泵将泥浆返出;该泥浆使用中,护壁效果比较理想、性能稳定,悬浮力强。在实际施工中,孔内干净,提下钻未出现钻具遇阻、卡钻、埋钻等事故。

3　成井工艺

成井工艺的成败是整个井身质量的关键。成井工艺包括换浆、破壁、下管、填砾、止水、洗井、下泵、抽水试验。

(1)换浆:在扩孔后期,当扩孔至预计孔深前,开始逐渐换用粘度低,含砂量少、胶体率高的优质泥浆进行扩孔,直至终孔后再进行冲孔换浆。终孔时换浆,需将钻具下到距孔底4～6m后,泵入稀泥浆并开车回转钻具,缓慢扫至孔底,清除孔底堆积的岩屑,然后逐渐上提钻具直至将孔内岩粉清除干净,即孔口返上的泥浆和送入孔内的泥浆性能接近时为宜。破壁后再用清水进行换浆,直至将井内的泥皮全部排除井外为止。

(2)破壁:采用自制破壁器来破壁,破壁器用Φ550mm的井管加焊短钢丝制成,略小于孔径。破壁时将破壁器与钻杆连接下入孔内,开车回转钻具,采用中转速、大泵量,上下反复提拉钻具,清除孔壁泥皮。同时必须保证水泵工作正常,以防孔壁坍塌。

(3)探孔:探孔器用8m长、外径为Φ500mm套管制成与钻杆连接下入孔内,如探孔器能顺利下至孔底,则说明钻孔圆直,孔壁平滑。如果不能顺利下入井内或中途遇阻应立即进行扩孔,扩孔后尽快探孔,若探孔顺利时立即进行下一工序,施工时必须抓紧时间防止井壁坍塌。

(4)下管:根据地质情况,含水层段下入花管,隔水层段下入实管,下管前将花管、实管下入顺序进行排队编号,并按编号依次下入。本次水井施工采用10英寸铸铁井管,花管包网,下管前按下管顺序编号,并将预先准备好的持正器分配备好,下入时起扶正井管,保证井管处于井的中心位置。下管过程应操作平稳,稳拉慢放。严禁急刹车,下管遇阻时不得猛墩。下管时始终保持井管内外泥浆压力平衡,即井管内外泥浆液面平衡,保持井管内外受力均衡,防止压破滤网造成大量涌砂,影响成井质量和水质。

(5)滤料的选择与充填:井管安装完毕后,必须及时进行填砾工作,其目的是增大滤水管四周的孔隙率和透水性,减少水头损失,增加水井的出水量,并起到滤水挡砂的作用,延长水井的使用年限。

滤料颗粒规格选用应根据含水层的粒径级别进行选择,一般为含水层颗粒5～8倍的天然石英质砂砾,要求其质地坚硬,具有良好浑圆度。填砾高度必须超过滤水管上端一定高度,洗井、抽水及以后的使用过程中,砾料要密实下沉,为防止漏出滤水管造成涌砂现象,一般要求砾料经下沉后高出含水层3～5m。

(6)止水:止水工序在成井工艺中是重要的一环,分上、中、下,有的水井要分段止水,根据合同设计要求,本井是混合采用,只需将井口套管与钻孔周围封隔。止水工作应在洗完井之后进行。先用粘土球围填1m,然后用水泥、石子、砂子封至孔口。

(7)洗井、下泵、抽水试验:洗井是保证出水量的重要环节。在下管、填砾、止水等工作完成以后,先把做好的活塞用钻杆下入井内,重复的上下拉动以产生抽吸及冲洗作用,破坏泥皮疏通含水通道。在使用活塞洗井后,再采用9m3/h的空压机洗井。用直径1吋的钢管作为送风管,在风管底部接有1m长的花管,将其下至井管底部,然后间歇的打开送风管阀门,使高压空气在井管内猛烈喷射,使井管内的水位发生剧烈振荡,以加速对孔壁泥皮的破坏和促使井管外天然过滤层的形成。活塞洗井和空压机洗井交替进行3次,最后一直用空压机洗井至井管内无泥浆水和岩屑返出时止。

洗井完毕后,用桩机将水泵下入井管内。为保证水泵低于井管内动水位,水泵下至井内静止水位下15m的位置。

水泵安装好以后,开始24h不间断的抽水。并在抽水期间,每隔5m in用万用电表测量一次井管内动水位变化,并记录。

参考文献:

[1]G B50296-99,供水管井技术规范[S].

[2]张国柱等.浅谈振动沉管灌注桩施工工艺[J].吉林

地质,2008(4).

[3]水文地质手册[M].地质出版社,1978.

57

第2期 王志强:第四纪松散层大口径水井成井工艺