第07章 水文地质钻探.ppt

ExplorationEngineering DrilledbyDiamondBit 钻掘工程学 第七章水文地质钻探 授课内容 水文水井钻进工艺 水文水井成井工艺 水文地质钻探 要求 了解水文地质钻探的特殊性及井身结构 熟悉水文地质孔 井 钻探的特殊技术措施 如钻进方法 冲洗液 冲洗方式等 掌握水文地质孔 井 成井工艺的目的 主要工序 质量检验方法等 要求 水文地质钻探 1 钻探工艺 一 水文水井钻探的目的和特点 研究地质剖面 确定含水层的层数 厚度和深度 查明岩石成分 岩性及构造 测定各含水层的地下水位 是勘探开发地下水的重要手段 轻重工业 水电工程 矿山开采 灌溉 国防交通等都要查明地下水的埋藏条件 活动规律和含水层的水质 水量 以充分利用地下水资源为经济建设服务 第一节水文水井钻探工艺 1 钻探的目的 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 确定含水层的水力参数及彼此之间的关系 一 水文水井钻探的目的和特点 采取水样进行水质分析 并测定含水层的岩石物理性质和颗粒组成 利用钻孔进行水动态观测和监测 以便了解和预测地下水动态变化规律和趋势 科学开采利用地下水 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 一 水文水井钻探的目的和特点 2 钻探的特点 钻进大多在松散 胶结差的卵 砾石层 砂砾层及各种土层中 易塌 漏失 取心困难 事故多 效率低 施工周期短 搬迁频繁 劳动强度大 钻孔直径大 深度小 孔 井 身结构复杂 钻进方法多 设备能力大 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 二 水文水井孔 井 身结构 水文水井钻探开始前 需根据地层特点进行孔 井 身结构设计 结构是否合理是安全 高效 优质 经济和准确获得地质资料的保证 1 孔 井 身结构要素的确定 1 孔 井 深 孔 井 钻进的深度 由水文地质勘探和开发地下水目的层的埋藏深度决定 水文地质孔以最底下含水层作为钻孔的深度 长期观测孔 探采结合孔 供水井 需考虑含水层深度和保障孔 井 寿命的沉砂管长度 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 1 孔 井 身结构要素的确定 二 水文水井孔 井 身结构 2 孔 井 径 孔 井 径包括开孔直径 中间变径和终孔直径 特别是终孔直径必须考虑以下因素 岩心直径 为了满足获得准确水文地质资料 进行必要的岩心分析 试验 地质部门规定终孔直径不小于110mm 过滤管直径和抽水泵的外径 供水井中需考虑水泵直径 一般比水泵外径大2倍 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 1 孔 井 身结构要素的确定 二 水文水井孔 井 身结构 2 孔 井 身结构设计原则 1 设计原则 能有效保护含水层 使之不受污染损害 避免孔 井 复杂情况产生 为全孔 井 顺利钻进创造条件 使施工周期最短 从下往上逐段设计孔径和深度 满足地质和生产要求 对地质剖面预测可能不准确 要留有余地 同时要考虑工艺水平 孔 井 身结构力求最简单 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 1 孔 井 身结构要素的确定 二 水文水井孔 井 身结构 2 孔 井 身结构设计原则 1 设计原则 2 孔 井 身结构 根据设计原则 地层情况 工艺水平 孔 井 身结构可分为5种 水文地质普查孔 终孔直径不小于110mm 水文地质勘探孔 终孔直径根据孔内是否需要填砾确定 探采结合孔 终孔直径常采用150mm 上部需考虑抽水泵直径 长期观测孔 因需要保证在观测期内井壁安全 要下套管 填砾洗井等 供水井 井径较大 成井工艺复杂 同时要有永久性的技术措施以保证水井使用寿命 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 钻进所遇含水层多为第四纪砂 砂砾 卵砾石层等 特点是胶结性差 松散 易塌坍 漏失 钻进时容易被切入 切削具磨损不大 吃入深度大 钻孔直径大 要求钻机能提供大的扭矩 钻杆能承受较大的扭矩 孔径大 钻杆与孔壁的间隙也大 要求大的泵量完成净化岩粉的目的 在含水层钻进 为不污染含水层而得到准确的地质资料 钻进时冲孔尽量使用清水 为不导致孔壁不稳定的趋向 往往需要用套管护壁 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 使用套管直径大 为便于起下套管柱 井外径需一样大 为增加稳固性 套管壁厚较岩心钻探大 钻头结构采用大水口 少切削具 较多片状合金 为使冲洗液畅通 多数钻头为肋骨钻头 钻杆直径大 是为了增大扭矩 减小冲洗液在钻杆中流动的阻力 钻进工艺采用 轻压 慢转 大泵量 的规程 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 要求 轻压 慢转 大泵量 轻压 软层中岩石可钻性小 轻压可以防止钻杆折断事故 改善钻杆柱的受力状态 防止孔斜 慢转 为适应水文水井孔直径大 扭矩大而采用的技术措施 钻机转数20 120r min 设立若干档次 大泵量 孔壁与钻杆环状间隙大 通过增加排量来增加环状间隙的流速 防止岩屑重复破碎和事故发生 使孔底净化 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 回转钻进进行水文水井钻探 是应用最广泛的钻探方法 目前很多先进的钻探方法如空气钻进 反循环钻进 潜孔锤钻进等都是从常规回转钻进法演变和发展而来的 仍具有回转钻进的特点 大直径回转钻进方法 在第四系中多为不取心钻进 在基岩中为取心钻进 全面不取心钻进可分为两大类 1 鱼尾 三翼 四翼钻头钻进 2 牙轮钻头钻进 牙轮钻头 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 在基岩中进行大口径水文井钻探 为减少对岩石的破碎量 采用岩心钻探 使用硬合金或钻粒钻头钻进 其钻进工艺与岩心钻探相似 所不同的是直径较大所带来的问题 由于井径大 岩心直径较粗 卡断岩心在水文水井钻探中成了问题 概括起来有以下几个方面 使用尽可能长的岩心管 延长回次进尺 使岩心达到一定长度后 岩心可在机械振动下顺其节理 层理或裂隙等折断 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 投卡料前要将钻具提离井底一段距离 投卡料后要开大泵量 使卡料冲到钻头与岩心的环状间隙处而卡住岩心 卡料应由硬石块 钢粒和铁丝组成 其大小应根据岩心与岩心管内径间隙大小而定 扭卡岩心时 开车不能过猛 以免扭断钻杆或损坏钻机 在特殊的情况下 利用岩心楔断器将岩心楔断后再卡取 或采用小直径掏心的办法使大直径岩心震断后再取 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 扩孔钻进成井 先用小直径取心钻进 然后用大直径扩孔成井 主要应用于以下情况 受设计能力限制 不能一径成井时 可以逐级扩孔成井 当钻机功率小不能适应大的岩石破碎量 或因泵量小而不能排除较多的岩屑量时 可以逐级扩孔成井 当含水层较多 需要分层观测时 常用扩孔钻进来满足水文地质的需要 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 地层条件不允许用大口径一次成井 施工时只有先打小眼 然后逐级扩孔成井 或因填砾厚度要求井径加大或局部加大时 也常用扩孔钻进来满足成井工艺要求 当下入井内的提水设备直径很大时 需要上部扩孔来满足安装水泵的要求 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 扩孔钻进应注意 根据使用设备能力和井径要求 合理确定扩孔级差 级差一般在300 500mm直径之间 根据地层特点使用合理的钻头类型 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 1 粘土层扩孔 在粘土层扩孔时 由于回转阻力较大 可以采用逐级扩孔的方法成井 另外粘土层扩孔时造浆率高 应经常调浆 地层条件许可时 可采用清水钻进 在缩径严重地层 应当采用优质泥浆 钻头通过缩径段后 要上下扫孔数次 以减轻缩径现象 粘土层扩孔钻进所使用的钻头多为六翼螺旋肋骨钻头或多级肋骨钻头 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 1 粘土层扩孔 2 砂层扩孔 在砂层扩孔钻进时 阻力较小 进尺快 应当注意泥浆质量 适当加稠泥浆 在钻进时少提动钻具 保持井壁稳定 在流砂层扩孔钻进时 应当减少泵量 以免冲垮井壁 除使用六翼旋肋骨钻头外 常使用多级肋骨扩孔钻头 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 1 粘土层扩孔 2 砂层扩孔 3 砾石层扩孔 为防止砾石孔壁坍塌 砾石层扩孔钻进应选用玉米式钻头 依靠玉米钻头的挤压作用而加固井壁 泵量也不宜太大 由于玉米式钻头钻孔钻机的震动特别大 转速应降低 钻压适当加大 可能时 砾石层尽量不用扩孔钻进 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 正循环方式钻进大口径钻孔 明显存在冲洗液V上低 排屑不良 孔内事故几率增加 钻进效率低 故在钻进工艺上 改变为反循环方式 其优点除钻进速度快以外 在钻进费用上也比正循环方式低30 40 1 特点 冲洗液上升速度快 排屑能力强 井底干净 岩屑不受重复破碎 钻进速度快 经济指标提高 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 1 特点 钻进时井内有较高的水位 因此可以平衡地应力 使井壁较为稳定 钻进时除用很短的孔口管保护井口外 均可采用清水钻进 钻进时井内有一定的漏失 应补充冲洗液的渗漏损失 故需要安排专门的供水措施 反循环钻进在钻进规程不当时易发生岩心堵塞 钻进中断 当地层中有大砾石时 必须采取措施以防堵塞 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 1 特点 2 工作原理及方式 水文水井钻探的反循环钻进方式 按照形成钻杆内上升水流的方式可分为 泵吸反循环 压缩空气反循环和射流反循环 1 泵吸反循环 泵吸反循环 利用离心泵或抽吸泵的抽吸力使钻杆内部液体上升的一种管路布置方式 泵的进水管与主动钻杆水笼头相接 并通过钻杆将吸入口下到井底 井内的冲洗液经钻头 可看做泵的吸入口 携带岩屑经钻杆上升 由水泵水管排出口排送到集碴坑 泵吸式反循环钻进 适用于地下水位高 渗入量较小的地区工作 钻进效率在井深50m以内较高 随井深增加效率逐渐降低 经济合理的钻进深度约为100 120m 最大的钻进深度可达200m 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 1 特点 2 工作原理及方式 1 泵吸反循环 2 压缩空气反循环 将压缩空气通过压气盒 供气管路送到井内气水混合室 使压气与钻杆内的水混合 从而形成比重小于1的掺气水流涌出地面 压气的供气方式有2种 一是并列式供气 通过在钻杆外侧的送气管将压缩空气送入井下 二是通过双壁钻杆之间的环状间隙供气 压气反循环的有效吸水压力 一般为0 5 0 3MPa 随着空气压缩机工作压力的增加还能进一步提高 同时 使用不同内径钻杆可达到不同的钻进深度 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 1 特点 2 工作原理及方式 1 泵吸反循环 2 压缩空气反循环 3 射流反循环 利用离心泵高速的液流经喷嘴射入循环管路排渣管 造成负压 这种负压能使管路产生抽吸作用 喷嘴选择适当 可以产生8 9 104Pa负压值 射流反循环采用的泵 可以是离心泵 也可以是其它形式的泵 射流反循环对泵压和泵量的要求 决定于管路情况和喷嘴的技术性能 射流反循环钻进 管路中流体的流速与岩屑有关 射流反循环与泵吸反循环相似 适于浅井 最大深度可达250m左右 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 1 特点 2 工作原理及方式 3 反循环钻进工艺 1 钻头 为便于抽吸岩粉 岩屑 反循环钻进的钻头应能在井底形成中心下凹的圆锥形 钻头主要有 翼状钻头和牙轮组合钻头 2 技术规程 钻压选择应根据钻头类型 岩层性质和设计能力等因素确定 大直径反循环钻进特别要注意控制回转速度 通常将线速度控制在0 5m s 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 潜孔锤钻进 潜孔锤钻进 在钻头上装一个潜孔锤 钻进时 在钻杆带动下做回转运动 潜孔锤在循环介质推动下 对井底岩石进行冲击而破碎岩石 气动潜孔锤钻进的特点 钻进效率高 钻头寿命长 所需钻压低 进尺快 有较好的防斜效果 孔内没有静水柱压力 排粉速度快 孔内清洁 对含水层没有堵塞和破坏作用 钻探成本低 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 潜孔锤钻进 目前 国内外潜孔锤根据配气方式分为有阀和无阀两大类 无阀潜孔锤因免去了配气阀片 比有阀潜孔锤节约30 的空气消耗 还具有零件少 结构简单 加工制造容易等优点 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 潜孔锤钻进 潜孔锤钻进效率的高低 不仅取决于选用的空压机 潜孔锤 钻头的性能和质量 而且与钻进规程是否合理有密切关系 钻进规程主要考虑的因素 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 潜孔锤钻进 风压 潜孔锤钻进的冲击频率和冲击功都与空压机输出空气压力有关 根据资料表明钻速与风压成正比关系 钻进时 除考虑正常工作所需风压外 还需考虑孔深增加而带来的沿程压力损失 以及克服水位以下的水柱压力 目前国内生产的潜孔锤有低压和高压之分 低压潜孔锤所需风压是0 5 0 7MPa 风量 潜孔锤钻进速度快 单位时间内产生的岩粉岩屑量较多 岩屑颗粒大 因而需要较大的风量才能携带岩屑使孔底干净 环状间隙空气上返速度大于16m s时 才能发挥较好 冲击频率与转速对于一种型号的潜孔锤 只要达到其额定风量和风压工作时 就能达到额定的冲击频率 潜孔锤钻进其转速应和潜孔锤冲击频率相适应 使钻进在最优冲击间隔下进行 以取得高的钻进效率 钻压潜孔锤钻进破碎岩石是依靠冲击动载 钻进效率的高低主要取决于冲击功 频率和转速 钻压则是保证潜孔锤钻头和井底岩石保持良好接触 充分发挥冲击功的作用 钻压过大会使钻头磨损过快 钻具回转困难 消耗扭矩大 钻压小 则影响冲击功的有效传递 从而影响钻进效率 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 潜孔锤钻进 其它钻进方法 1 空气钻进 利用压缩空气代替冲洗液作为循环介质来冲洗钻孔 携带岩屑 冷却钻头 循环介质对孔底产生的静压力很小 改善了孔底岩石的受力状态 有利于岩石破碎 空气钻进与一般钻进方法相比具有钻进效率高 钻头寿命长 避免使用冲洗液等优点 适用于沙漠 缺水地区 冻土地带 严重漏失地层的钻进 1压缩空气 2送风管 3转盘 4孔口密封装置 5孔口管 6钻杆 7粗径钻具 8吹尘管 9吸尘器 离心式鼓风机 10排尘管 空气钻进示意图 水文地质钻探 1 钻探工艺 第一节水文水井钻探工艺 三 水文水井钻进方法 1 钻进工艺的特点 2 全面不取心回转钻进 3 大口径基岩取心钻进 4 扩孔钻进 5 反循环钻进 潜孔锤钻进 其它钻进方法 1 空气钻进 2 泡沫钻进 空气钻进粉尘大 不仅影响机械寿命 而且影响工人身体健康 污染环境 随着孔径增大 空压机能力满足不了携带岩石的要求 另外 在涌水地层空气钻进比较困难 为解决这个问题可用泡沫钻进 在空气钻进的基础上 增加泡沫灌注系统 利用形成稳定的泡沫来携带岩屑 泡沫具有较大表面张力 因而有较强的悬浮 捕捉岩屑的能力 且上返速度仅需空气钻进的1 10 1 15就能满足携带岩屑要求 泡沫剂有发泡能力强 形成稳定泡沫不受地下水中离子干扰 无毒 来源广 成本低等特点 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 水文水井钻探工程中 成井工艺占重要地位 除了要获得完整的水文地质资料外 还要担负供水的任务 因而必须下管成井 以获得抽水资料 成井工艺包括下管 填砾 止水和洗井等工序 成井工艺的目的是将目的层的水疏通流入井内 封闭或隔离非目的层 防止含水层连通或污染 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 滤水管应安装在不稳定但要求出水的含水段 能让水自由而畅通地流入水井中 同时要阻止砂或破碎岩石流入水井中 应满足以下基本要求 一 滤水管 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 具有最大进水面积 以减小地下水流经它时的阻力 滤水管的阻力越小 地下水流速变化越小 发生结垢的可能性越小 从而可以延长滤水管使用时间 具有最大限度的机械强度 保证其在井管安装时的负荷或抵抗地层压力的能力 一 滤水管 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 具有最大限度的耐腐蚀能力和不因滤水管被腐蚀而影响水质的卫生要求 具有良好的滤水挡砂能力 具有安装方便 成本低 易取材的特点 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 1 骨架式滤水管 骨架式滤水管是在井壁管上用钻 铣 焊 割 模压等方法按一定形式开有圆孔或缝隙作为进水孔道的一种结构最简单的滤水管 它也可做为其它滤水管的骨架 骨架式滤水管可分为4种 圆孔滤水管 圆孔滤水管可用井壁管在钻床上加工制成 圆孔交错排列 各孔中心位于等边三角形的顶点 圆孔的孔径大小取决于滤水管的用途 作为独立的滤水管 孔径d取决于含水层岩石颗粒的大小及其不均匀度 在粒度均匀的砂层中 孔径d取2 5 3 0mm 粒径不均匀砂层中d取3 0 4 0mm 作为其它类型滤水管的骨架 圆孔直径d可大一些 一般为20mm 圆孔间距a的大小取决于孔径d 圆孔间距过大会降低滤水管的孔隙率 圆孔间距过小则会影响滤水管的强度 一般可取a 2 5 3 0 d 圆孔滤水管的孔隙率大小 影响着滤水管的强度 它取决于滤水管的材质 孔隙率钢质滤水管在30 以上 铸铁滤水管在23 左右 石棉水泥滤水管在15 16 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 1 骨架式滤水管 圆孔滤水管 条缝滤水管 条缝滤水管在井管的管坯上采用模压 压冲 铣切或气割等方法加工制成 条缝的宽度取决于含水层的粒度 其标准宽度为2 0 2 5 3 0 4 0mm 长度一般制成150mm 各排条缝之间距离为10 20mm 条缝滤水管比圆孔滤水管的孔隙率较大 且条缝的缝宽尺寸比圆孔滤水管孔径要小 因此 它的应用范围较广 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 1 骨架式滤水管 圆孔滤水管 条缝滤水管 筋条滤水管 筋条滤水管是在滤水管两接头间焊以直径为10 16mm的钢筋或三角形的钢条 围成圆柱形 长约3 4m 其内每隔1m左右焊一支撑圆 以增加其刚度 筋条滤水管的特点是孔隙率大 为40 60 过水能力强 又节省材料 在骨架式滤水管外缠以金属丝而成 金属丝的断面以梯形为好 缠丝时梯形上底向内 下底向外 使滤水孔断面呈 V 字形 为使水流通畅 在管外每隔40 50mm焊上直径6mm的垫筋 然后再缠金属丝 这种滤水孔既可减少砂粒堵塞 又有高的过水效率 缠丝滤水管的丝间距是根据含水层砂粒直径确定的 丝间距的规格有0 5 1 0 1 5 2 0 3 0 4 0 5 0mm等 2 缠丝滤水管 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 1 骨架式滤水管 2 缠丝滤水管 3 包网滤水管 包网滤水管是在骨架滤水管表面焊上垫筋 然后包以过滤网而成 常用的过滤网有 钢丝网 铜丝网 不锈钢丝网 聚氯乙烯塑料网 尼龙丝网和玻璃丝网等 钢丝网易腐蚀 铜丝网易形成电化学腐蚀 故逐渐被非金属丝网所代替 过滤网根据编织方式的不同可分为平织网 斜织网和方格网3类 如下图所示 平织网适用于细砂及中砂含水层 而方格网则适用于粗砂及混砂含水层 斜织网在施工中很少采用 包网滤水管易堵塞 永久性的生产水井不宜采用 但滤水管直径与井管直径相近 且安装方便 所以常用于水文地质勘探的临时抽水钻孔中 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 1 骨架式滤水管 2 缠丝滤水管 3 包网滤水管 4 砾石滤水管 根据含水层颗粒情况 选取合适的砾石并充填于骨架管与含水层之间 形成一个人工砾石过滤层 以增大水井的过滤半径 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 1 骨架式滤水管 2 缠丝滤水管 3 包网滤水管 4 砾石滤水管 5 贴砾滤水管 简称贴砾管 这种滤水管是在骨架管外将砾料 粉合剂 石膏等物质 按一定比例在模具里加压 固化而成 优点 透水性能好 挡砂可靠 使用方便 成本低 可缩小井径 简化成井工艺等 贴砾规格可以根据含水层的粒径选取 应用范围广泛 其特点对于细颗粒含水层和难以填砾的深井更显得优越 是国土资源部推荐的新型滤水管之一 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 2 滤水管的选择 选择滤水管主要依据含水层的结构特征和地下水的性质 还有过滤材料的来源和成本等因素 滤水管的性能是滤水挡砂 在不稳定的含水砂层中兼起稳定井壁作用 因此 正确地选择滤水管类型 是取得最大的出水量 防止涌砂 延长水井寿命的关键 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 滤水管的类型和结构 2 滤水管的选择 选材时 考虑地下水所含离子的性质 以便根据不同的有害离子成分 采用相应的防腐措施 延长水井使用寿命 目前我国常用滤管材 钢质滤水管 铸铁质滤水管 水泥滤水管 塑料滤水管 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 二 水文水井钻孔的完井工艺 完 成 井工艺包括井管安装 填砾 止水 洗井和试抽等工序 1 井管安装 在井管安装过程中 容易发生井管和滤水管错位 脱落 断裂 扭斜或中途遇阻等事故 因此 必须仔细慎重地做好这项工作 是完井工艺的重要工序 包括井管的选择与强度计算 下管前的准备以及井管和滤水管安装方法确定及安装 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 井管安装 二 水文水井钻孔的完井工艺 1 井管安装前的准备工作 冲孔换浆 校正井深 探井 检查起重设备 工具和管材 下井井管的编号排队等 2 井管安放方法 应根据成井深度 井管的材质 起重设备能力等来确定 主要有 机械提吊安装 浮板安装 托盘安装 二次安装 综合下管 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 井管安装 二 水文水井钻孔的完井工艺 2 填砾 指将选好的砾料投入过滤器与井壁之间的环状间隙中的工序 填砾的目的 在滤水管与井壁间形成人工过滤层 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 井管安装 二 水文水井钻孔的完井工艺 2 填砾 1 砾料的选择 选料时应确定砾料的均匀度 质量和砾径 选择砾石的均匀度应从增大地层渗透性 提高挡砂效果和经济实用等方面考虑 砾料应是干净 滚圆 光滑的天然砂砾 非机械破碎 砾料主要由硅质组成 其它颗粒含量 石灰质 页岩和石膏质 不超过15 若深井和热水井中的砾料杂质较多 应对其进行酸预处理 正确地选择砾料的直径是填砾成功的基本条件 通过大量的室内试验和野外现场观察 砾料直径与含水层砂粒直径比值在4 8的范围内较好 以6为最佳 形成的滤层最好 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 井管安装 二 水文水井钻孔的完井工艺 2 填砾 1 砾料的选择 2 填砾厚度和高度 增大填砾层厚度 扩大具有良好透水性能的人工过滤层的范围 可增加水井的出水量 在施工条件许可时 应适当加大填砾厚度 在确定填砾高度时 应考虑在洗井 抽水过程中砾料会震实下沉 一般可下沉填砾高度的1 10左右 管外砾料高度应超过含水层顶板 其超过的高度 应根据含水层的条件来定 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 井管安装 二 水文水井钻孔的完井工艺 2 填砾 1 砾料的选择 2 填砾厚度和高度 3 填砾方法 静水填砾 注水填砾 抽水填砾 深井 钻杆泵入 水文地质钻探 2 成井工艺 第二节水文水井钻探的成井工艺 一 滤水管 1 井管安装 二 水文水井钻孔的完井工艺 2 填砾 指对目的层以外的岩层进行封闭和隔离 以防对目的层干扰和污染为目的的工作 水文地质和工程地质钻孔中止水的目的 隔离各含水层或漏失带 防止各含水层之间互相串通干扰 以便正确评价水文地质和工程地质条件 3 止水 在供水井中 止水的目的是隔离有害含水层和地表水 或选择性取水 以保证水井不受污染 水文地质