水井施工技术.pptx
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1、n水井:主要用于开采地下水的工程构筑物。n地下水:泛指贮存于地表以下地层空隙中的水,包括岩石孔隙、裂隙和溶洞之中的水。水井分类按按 功功 能能 分分 类类水文地质水井第一节第一节 供水井结构形式供水井结构形式4、扩底井(第四页图1-5b)1.浅供水水井的井身结构:浅供水水井的井身结构:2.井深:井深:400mm4.井管:采用铸铁管、混凝土管等,多为一径到底井管:采用铸铁管、混凝土管等,多为一径到底供供水水水水井井的的井井身身结结构构1.中深供水水井的井身结构中深供水水井的井身结构2.100m井深井深300m;3.管外要求密封严格。管外要求密封严格。水井结构要素1、井深、井深:水井钻进深度,由水
2、文地质勘探和开发地下水的目的层的埋藏深度决定的。2、井径:、井径:首先确定终孔直径,然后是中间变径和开孔直径。(自下而上,自内而外自下而上,自内而外)终孔直径=过滤管外径相同的钻头直径+填砾层厚度中间变径=抽水泵外径大两级终孔直径确定后可根据中间变径次数最后推算出开孔直径,选择已有的套管直径。3、装泵深度装泵深度:根据要求泵没入动水位2m以上。井口管长一般为2-3m,直径大于下接井管直径。过滤管主要尺寸n n长度长度长度长度:当涌水量增长率趋于当涌水量增长率趋于0 0时相应的滤水管长度。时相应的滤水管长度。一般来说:滤水管顶端低于井内最大水位降落时的动水位;在潜一般来说:滤水管顶端低于井内最大
3、水位降落时的动水位;在潜水含水层中,滤水管长度应使滤水管顶端埋入动水位的水含水层中,滤水管长度应使滤水管顶端埋入动水位的2m2m以上,以上,在承压水含水层中滤水管长度应等于或略小于含水层厚度。在承压水含水层中滤水管长度应等于或略小于含水层厚度。n n最大允许进水速度:最大允许进水速度:最大允许进水速度:最大允许进水速度:n n直径:直径:直径:直径:(实际直径应大于等于实际直径应大于等于D D)n nD-D-滤水管直径(滤水管直径(mm)n nQ-Q-设计涌水量(设计涌水量(mm3 3/s)/s)n nL-L-滤水管长度滤水管长度(m)(m)n nm-m-滤水管孔隙率滤水管孔隙率n nv-v-
4、最大允许进水速度最大允许进水速度(m/s)(m/s)例 题n n打一供水井,地层如下:打一供水井,地层如下:打一供水井,地层如下:打一供水井,地层如下:0 06m6m粘土层、粘土层、粘土层、粘土层、6 695m95m完整砂完整砂完整砂完整砂岩、岩、岩、岩、9595105m105m裂隙含水层(孔隙率裂隙含水层(孔隙率裂隙含水层(孔隙率裂隙含水层(孔隙率m=20%m=20%,渗透系,渗透系,渗透系,渗透系数数数数K=729K=729,含水层压强为,含水层压强为,含水层压强为,含水层压强为0.9MPa0.9MPa,井壁稳定)。计划出,井壁稳定)。计划出,井壁稳定)。计划出,井壁稳定)。计划出水量水量
5、水量水量Q=300m3/dQ=300m3/d,泵体直径,泵体直径,泵体直径,泵体直径100mm100mm,最大水位降落时,最大水位降落时,最大水位降落时,最大水位降落时的动水位的动水位的动水位的动水位3545m3545m。完成井身结构设计,并画出井身结。完成井身结构设计,并画出井身结。完成井身结构设计,并画出井身结。完成井身结构设计,并画出井身结构示意图,注明装泵深度。构示意图,注明装泵深度。构示意图,注明装泵深度。构示意图,注明装泵深度。n n注:钻头直径系列(注:钻头直径系列(注:钻头直径系列(注:钻头直径系列(mmmm)59 75 91 110 130 150 59 75 91 110
6、130 150 172172n n套管、井管直径系列(套管、井管直径系列(套管、井管直径系列(套管、井管直径系列(mmmm)57 73 89 108 127 57 73 89 108 127 146 168146 168(1 1)确定井深()确定井深()确定井深()确定井深(2 2)确定含水层井径()确定含水层井径()确定含水层井径()确定含水层井径(3 3)确定装泵深度)确定装泵深度)确定装泵深度)确定装泵深度(4 4)画出井身结构示意图(注全各项尺寸)画出井身结构示意图(注全各项尺寸)画出井身结构示意图(注全各项尺寸)画出井身结构示意图(注全各项尺寸)n n解:(解:(1 1)确定井深:)
7、确定井深:105+5105+5(沉砂管)(沉砂管)=110m=110m(2 2)确定含水层井径:)确定含水层井径:滤水管长度滤水管长度L10m,L10m,取取1010米。位于含水层。米。位于含水层。过滤管直径过滤管直径0.0810.081井径应取大于等于井径应取大于等于D D的钻头直径,故井径取的钻头直径,故井径取0.091m0.091m(3 3)确定装泵深度:根据要求泵没入动水位)确定装泵深度:根据要求泵没入动水位2m2m以上,装泵深度:以上,装泵深度:35+2=37m35+2=37m,取,取3737到到45m45m段装泵井管底深度段装泵井管底深度45+2=47m45+2=47m。(4 4)
8、井身结构示意图如右:)井身结构示意图如右:第二节 水井的钻进方法n n钢绳冲击钻进n n大直径回转钻进n n反循环钻进n n空气钻进n n潜孔锤钻进一、钢绳冲击钻进n n现代钢绳冲击钻进的现代钢绳冲击钻进的工作原理:钢绳提吊工作原理:钢绳提吊钻头周期性冲击井底钻头周期性冲击井底碎岩成井碎岩成井n n每次冲击后,钻头在每次冲击后,钻头在钢绳扭力带动下回转钢绳扭力带动下回转一定角度,实现圆形一定角度,实现圆形断面钻井断面钻井自贡盐井冲击式顿锉钻凿模型钢绳冲击钻机钢绳冲击钻机钢绳冲击钻进的特点及其应用范围n nA、冲击碎岩对硬盐和非固结的不均质岩层破碎效率高,特别适用于松散的卵砾石层等复杂地层大口径
9、钻进。n nB、设备简单,运行成本低。适用于各类水井钻进、基础桩孔和露天矿山爆破钻进。n nC、上下直线运动,只能用于垂直井孔钻进。钢绳冲击钻机主要部件组成及功用n n动力机动力机提供动力提供动力n n主轴主轴传递动力传递动力n n冲击结构冲击结构将回转将回转运动转换成直线运动运动转换成直线运动n n卷筒与桅杆卷筒与桅杆提吊提吊和升降钻具、井管和升降钻具、井管n n行走机构行走机构运移钻运移钻机机钢绳冲击钻进基本原理冲击机构工作原理钢绳冲击钻具n nA A、冲击钻头、冲击钻头B B、冲击钻杆、冲击钻杆 C C、钢丝绳卡、钢丝绳卡 D D、抽筒、抽筒 E E、钢丝绳、钢丝绳冲击钻进规程典型地层中
10、的冲击钻进措施典型地层中的冲击钻进措施 D、裂隙发育的岩石层钻进:采用十字形钻头,稠浆。二、大直径回转钻进二、大直径回转钻进大口径取心钻进大口径取心钻进第四系地层大部分是由堆积物组第四系地层大部分是由堆积物组第四系地层大部分是由堆积物组第四系地层大部分是由堆积物组成,其结构松散、稳定性差、成,其结构松散、稳定性差、成,其结构松散、稳定性差、成,其结构松散、稳定性差、特特特特别是在卵、砾、漂石地层别是在卵、砾、漂石地层别是在卵、砾、漂石地层别是在卵、砾、漂石地层,由由由由于卵石、漂石具有一定硬度,卵、于卵石、漂石具有一定硬度,卵、于卵石、漂石具有一定硬度,卵、于卵石、漂石具有一定硬度,卵、砾漂石
11、之间又无胶结,往往给钻砾漂石之间又无胶结,往往给钻砾漂石之间又无胶结,往往给钻砾漂石之间又无胶结,往往给钻进带来很大困难,进带来很大困难,进带来很大困难,进带来很大困难,是第四系地层是第四系地层是第四系地层是第四系地层中钻进难度最大的地层中钻进难度最大的地层中钻进难度最大的地层中钻进难度最大的地层,同时也,同时也,同时也,同时也是水文地质钻探经常遇到的地层。是水文地质钻探经常遇到的地层。是水文地质钻探经常遇到的地层。是水文地质钻探经常遇到的地层。扩孔钻头扩孔钻头扩孔钻具扩孔钻具扩孔钻进的规程参数扩孔钻进的注意事项全面钻进B、牙轮钻头n n大钻压n n大泵量n n低转速全面钻进的规程参数基岩地层
12、大口径回转钻进基岩地层大口径回转钻进基岩地层基岩地层基岩地层基岩地层一般结构致密,一般结构致密,一般结构致密,一般结构致密,具有一定的强度、硬度和具有一定的强度、硬度和具有一定的强度、硬度和具有一定的强度、硬度和耐磨性。为提高钻进效率,耐磨性。为提高钻进效率,耐磨性。为提高钻进效率,耐磨性。为提高钻进效率,一般多采用一般多采用一般多采用一般多采用大口径一次取大口径一次取大口径一次取大口径一次取心钻进心钻进心钻进心钻进成井,大口径取心成井,大口径取心成井,大口径取心成井,大口径取心钻进对岩石进行环状破碎,钻进对岩石进行环状破碎,钻进对岩石进行环状破碎,钻进对岩石进行环状破碎,减少了岩石破碎量、从
13、而减少了岩石破碎量、从而减少了岩石破碎量、从而减少了岩石破碎量、从而减轻了钻机负荷和回转扭减轻了钻机负荷和回转扭减轻了钻机负荷和回转扭减轻了钻机负荷和回转扭矩。矩。矩。矩。反循环钻进方法基本原理图反循环钻进方法基本原理图1-水龙头;2-出水胶管;3-泵或喷嘴;4-排渣;5-岩屑与砂;6-钻杆;7-钻头;8-主动钻杆;9-转盘冲洗介质循环方式与正冲洗介质循环方式与正循环相反:循环相反:供水池供水池 环空环空 井底井底 钻杆中空钻杆中空 供水池供水池反循环钻进:反循环钻进:携带岩屑的钻携带岩屑的钻探冲洗介质经钻杆探冲洗介质经钻杆内孔内孔 从钻孔内返回从钻孔内返回地面的钻进方法。地面的钻进方法。三、
14、反循环钻进三、反循环钻进反循环钻进的特点反循环钻进的特点反循环钻进的特点反循环钻进的特点a.a.钻进中冲洗液上升速度很高;钻进中冲洗液上升速度很高;钻进中冲洗液上升速度很高;钻进中冲洗液上升速度很高;b.b.孔内经常保持较高的水位,较高的静水压力与地层压力孔内经常保持较高的水位,较高的静水压力与地层压力孔内经常保持较高的水位,较高的静水压力与地层压力孔内经常保持较高的水位,较高的静水压力与地层压力平衡,保持井壁稳定。平衡,保持井壁稳定。平衡,保持井壁稳定。平衡,保持井壁稳定。c.c.反循环钻进,岩心和钻下的岩粉,由钻杆内孔返回地面,反循环钻进,岩心和钻下的岩粉,由钻杆内孔返回地面,反循环钻进,
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