水井施工技术PPT课件

第一章是水井施工技术。本章重点是1、井身结构设计2、钻井方法3、供水井完井技术、水井施工技术2、水井：主要用于地下水开采的工程结构。地下水：指储存在地表以下地层空隙中的水，包括岩石孔隙、裂隙和溶洞中的水。水井施工技术、3、水井分类、功能分类、水井施工技术、4、水文地质水井、水井施工技术、5、第一节供水井结构、水井施工技术、6、水井施工技术、7、水井施工技术、8、水井施工技术、9、4、扩底井(第4页图1-5b)、水井施工技术、10、水井施工技术、11、浅水供水井井结构：井深：400毫米井管：铸铁管、混凝土管，多为单向末端，供水井井身结构，建井工艺，12口，中深供水井井身结构100米，井深300米；管道外部需要严格密封。建井工艺，14，井的构造要素，1，井深：钻井深度由水文地质勘探和地下水开采的目的层埋深决定。2.井径：首先确定最终孔的直径，然后改变中间直径和开口直径。(从下到上，从内到外)端孔直径=与过滤管外径相同的钻头直径，砾石层厚度，中间直径变化=泵外径，在确定两级端孔直径后，根据中间直径变化的数量最终计算出孔直径，并可选择现有套管直径。3.泵安装深度：泵根据需要浸没在动态水位以下2m以上。井口管道长度一般为2-3m，直径大于下行井管的直径。水井施工技术，15。过滤管的主要尺寸和长度：进水增长率趋于0时的过滤管长度。一般来说；当井内最高水位下降时；滤管顶部低于动态水位；在潜水含水层中，滤管长度应大于埋在滤管顶部的动水位以上2m，承压含水层中滤管长度应等于或略小于含水层厚度。最大允许涌水量：直径：(实际直径应大于或等于D)D-滤管直径(m)Q-设计涌水量(m3/s)L-滤管长度(m)m-滤管孔隙度v-最大允许涌水量(m/s)，水井施工工艺，16例，修建一口供水井，地层为：0 6m粘土层，6 95m全砂岩，95 105m裂隙含水层(孔隙度m=20%，渗透系数K=729，含水层压力0.9MPa计划产水量Q=300m3/d，泵体直径为100mm，最大水位下降时的动态水位为3545m。完成井筒结构设计，绘制井筒结构示意图，标明泵的安装深度。注：钻头直径系列(毫米)597591110130150172套管、井管直径系列(毫米)577389108127146168(1)确定井深(2)确定含水层井直径(3)确定泵载荷深度(4)绘制井结构示意图(注所有尺寸)、井施工技术、17、解决方案：(1)确定井深：105(沉砂池)=110米(2)确定含水层井直径：过滤管长度L10米过滤管的直径为0.081，钻头的直径大于或等于d，因此，井的直径为0.091米(3)，以确定泵送深度：根据要求，泵浸没在动态水位以下2m以上，泵送深度：35 2=37m。 (4)井身结构示意图如右图所示：水井施工工艺，18、第二口节水井的钻进方法，钢丝绳冲击钻进，大直径旋转钻进，反循环钻进，空气钻进，潜孔锤钻进，水井施工工艺，19、1、钢丝绳冲击钻进，现代钢丝绳冲击钻进的工作原理：钢丝绳提升钻头后周期性提升水井施工技术，23，钢丝绳冲击钻机主要部件的组成和功能，动力机提供动力主轴来传递动力冲击结构来将旋转运动转换成直线运动，滚筒和桅杆来提升和提升钻具，井管行走机构来移动钻机，水井施工技术，24，钢丝绳冲击钻井的基本原理，水井施工技术，25，冲击机构的工作原理， 水井施工技术，26，钢丝绳冲击钻具，A，冲击钻头，水井施工技术，27，水井施工技术，28，B，冲击钻杆C，钢丝绳夹D，抽出筒E，钢丝绳，水井施工技术，29，冲击钻进程序，水井施工技术，30，典型地层冲击钻进措施，D，在裂隙发育的岩层中钻进：十字形钻头，厚泥浆。 建井技术，31。冲击钻孔的优点。岩石被冲击动载荷破碎，而岩石被冲击法破碎，工作量少得多。在裂缝性和硬裂缝性地层以及大砾石地层中钻井具有更明显的优势。在冲击钻井中，钻头与岩石的接触时间很短。大多数时候，钻头在孔中上下移动，因此钻头磨损缓慢。钢丝绳冲击钻井不需要在孔内循环冲洗液，适用于缺水地区钻井。钢丝绳冲击钻进不需要钻杆，节省了一些辅助设备，缩短了辅助时间，减少了事故，降低了成本。移动方便，操作简单。水井施工技术。冲击钻进的缺点是破碎岩石的有效时间较短，在冲击钻进过程中，钻头在孔内上下移动，导致有规律的闲置时间，从而降低了钻进效率。钢丝绳冲击钻井利用钻具的自由落体进行钻井，因此只能进行垂直钻井。冲击钻孔不能获得完整的岩心，只能使用石粉。水井施工技术，33，2，大直径旋转钻进，水井施工技术，34，水井施工技术，35，大直径取心钻进。第四系地层主要由沉积物组成，结构松散，稳定性差，尤其是卵石、砾石和漂石地层。由于卵石和漂石具有一定的硬度，且卵石和漂石之间没有胶结，这往往给钻井带来很大困难。它是第四系地层中最难钻的地层，也是水文地质钻探中经常遇到的地层。36、水井施工技术、36、扩孔钻头、水井施工技术、37、扩孔钻具、水井施工技术、38、扩孔钻进程序和参数、扩孔钻进注意事项、水井施工技术、39、整体钻进、水井施工技术、40、水井施工技术、41、B、牙轮钻头、水井施工技术、42、钻头重量大、泵量大、转速低、整体钻进程序和参数、水井施工技术、43、基岩地层大直径旋转钻进、一般为了提高钻进效率，一般采用大直径一次性取芯钻进成井，大直径取芯钻进循环破碎岩石，减少了岩石破碎量，从而降低了钻机的负荷和旋转扭矩。建井技术，44。尽量不采用扩孔方法在该地层中钻孔。由于扩孔次数越多，孔壁的稳定性越差，扩孔往往比钻孔更困难，一般采用大直径取芯一次钻进。主要依靠钻头和岩心管的破碎和挤套管来获得进尺。大直径钻具可以增加包裹大直径卵和巨砾的机会，减少大卵和巨砾的研磨和破碎次数，从而提高钻井效率。45、建井工艺、反循环钻井方法基本示意图1-水龙头；2-出水软管；3-泵或喷嘴；4-除渣；5-钻屑和沙子；6-钻杆；7-钻头；8-主动钻杆；9-转盘，冲洗介质的循环方式相反当局部地层中有大卵石和砾石时，必须采取措施防止循环回路堵塞和钻井中断。反循环钻井是一种连续取心钻井方法。该钻头使用寿命长，起下钻次数少。与正常循环钻进相比，减少了辅助时间和劳动强度。47、水井施工工艺反循环钻井的分类反循环钻井根据产生上升冲洗液流量的不同方式可分为地面射流反循环(jet reverse cycle)、泵送反循环和气举反循环。浅孔段地面射流反循环钻井效率较高，50m后气举反循环钻井效率较高。选择反循环钻进方法时，应根据井深、水位等条件进行合理选择。为了提高钻井效率，有时也采用两种方法相结合的复合反循环钻井方法。48、地面射流反循环1-水龙头建井技术；2-钻机；3孔管；4-钻杆；5-钻铤；6-钻头；7-注射室；8-离心泵或空气压缩机；9-电机；10-水源池，表面射流反循环钻井方法钻井原理是将水泵或压缩机产生的高速液流或气流注入注入注入腔内的喷嘴，产生高速射流，使喷嘴周围形成负压，压力值可达8-9104帕。由于压力差，喷嘴产生抽吸效应。喷射器通过接头与专用水龙头连接，从而吸入钻杆内的液体，提高钻杆内的水位，最后在喷射腔内与高压射流混合后返回地表水源池。地面喷射反循环钻井适用于第四系松散地层的钻井。通常与气举反循环钻井结合使用。浅孔采用地面射流反循环钻进，深孔采用气举反循环钻进，水井施工工艺，49、泵吸反循环钻进1-水龙头；2-钻机；3-井口管道；4-钻杆，5-钻铤；6-钻头；7-真空泵；8-砂泵；9-电机；10-水源泵送反循环钻井是一种利用离心泵或轴流泵的吸力来提升钻杆内液体的管道布置。泵的进水管与钻杆的抽水龙头连接，并通过钻杆的深吸入口向下到井底。冲洗液通过钻头(也可视为泵的吸入口)携带钻屑通过钻杆上升，并通过泵的出水管排入水源池。70m:气举反循环；泵送和喷射设备简单；水泵的最高利用率为60%。喷射15%；气举9%。空气钻井的本质是使用压缩空气而不是冲洗液作为钻井中的循环介质来冷却钻头和冲洗钻孔以将钻屑带出地面。空气钻井可以是正循环钻井或反循环钻井。钻井设备只需增加一台移动式空气压缩机、孔口防尘除尘设备。干气；雾。泡沫。充气泥浆。水井施工技术，54，空气钻井1-空气压缩机；2-空气供应管；3-转盘；4孔密封装置；5孔管；6-钻杆；7-粗直径钻具；8-吸尘管；9-真空吸尘器；10-除尘管，空气钻井特点：钻井效率高：泥浆量10倍；节约用水；对水层无害，有利于出水量。更有利于水资源的发现；空气钻井已广泛应用于水文钻井。水井施工技术，55，5。气动冲击器(潜孔锤)钻孔。气动冲击器钻井使用压缩空气作为动力介质，钻具上连接一个专用气动冲击器，下端连接一个专用球形齿型合金钻头。在钻井过程中，钻具受到一定的轴向压力和旋转运动，压缩空气通过钻杆输送到冲击器，推动冲击器上下运动，从而产生水井施工技术。气动冲击钻进的优点钻进效率高：特别是在硬岩层中，气动冲击钻进的效率比普通旋转钻进高几十倍。在7-8级硅化灰岩中，钻速可达20-30m/h。钻头寿命长：直径220毫米的球齿钻头在花岗岩中可前进500米，在灰岩中可前进1000米以上。气动冲击器钻井所需压力仅为旋转钻井所需压力的1/3左右，旋转扭矩较小。因此，车载式水井钻机可用于建造大直径钻井，便于设备携带和车载。防斜效果好：7口浅井和7口中深井。塑料：用于各种水质的深井，不用于热水井。玻璃钢：适用于不同井深、不同地下水性质的供水井。井施工技术，77，2，井管安装，井施工技术，78，井施工技术，79，井施工技术，80，井施工技术，81，井施工技术，82，井施工技术，83，井施工技术，84，井施工技术，85，井施工技术，86，井施工技术，87，井施工技术，88，3，砾石充填，井施工技术，89，井施工技术，90，水井施工技术，91，水井施工技术，92，水水井施工