风井钻井施工方案样本.doc

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X X 钻 井

施

工

方

案

一、 风井设计概况
设计净直径为1.6米, 深度为25米。

二、 钻井方案设计:
1、 钻井技术方案
井筒钻井直径、 分级的确定
DZ = D+2( E+e )+α·HZ ≈2.3m
式中: DZ-钻井直径
D-井筒净直径 D=1.6m
E-井壁设计最大厚度 E=0.2m
e-壁后充填间隙 e= 0.15m
α-钻孔偏斜率 α= 0.6‰
HZ-钻井深度 HZ=26m
2、 钻井分级与钻井深度
井筒净直径Φ1.6m, 钻井直径Φ2.3m, 深度26m, 采用Φ2.3m全断面钻进方案。钻进采用刮刀钻头。钻井深度及破岩特征见表1:
表1、 风井井筒钻井钻头破岩参数表
井筒
名称
分级
钻头直径(m)
钻井深度(m)
切割带宽度(m)
切割带面积(m2)
破岩体积(m3)
风井
全断面
2.3
26
1.15
4.15
108

3、 钻井设备选型
根据风井的地层赋存特征、 井筒的设计参数及钻机的技术性能和使用情况, 决定选用ZSD-250型全液压动力头式钻机施工。其主要技术性能见表2。
表2、 ZSD-250型全液压动力头钻机主要技术性能表
设计钻孔深度( m)
设计钻孔直径
( m)
钻 杆
规 格
( m)
循环方 式
井架
高度
(m)
井架底部跨度
(m)
油缸
提升力
(KN)
动力头
扭 矩
( KN.m)
动力头
转速
( r/min)
设备总功率
( KW)
设备总重量
( t)
200
2.5
Ф273×14×2400
压气反循环
6.0
2.8×3.0
1500
150
0～18
150
18

钻井辅助设备
①空压机
采用北京产SA120A-8.0型螺杆式空气压缩机1台, 额定功率120KW, 额定排气压力0.8MPa。
②泥浆净化装置
安装1台水力旋流器, 用来降低含砂量, 从而达到施工要求。
③吊泵
安装1台4PNL型吊泵。在前期钻进过程中, 用于开孔正循环。达到反循环后, 用于排浆和泥浆净化的辅助设备。
④自吊车
配备自吊车一台, 配合井壁施工。
⑤壁厚充填机械
选用TBW-850/50型注浆泵2台, 2台5m3双轴搅拌机。
本工程拟投入的设备见表3。

表3、 本工程拟投入的主要设备
序号
设备名称
规格型号
数量
用途
备注
1
全液压动力头钻机
ZSD-250型
1台
钻 进

2
空压机
SA120A-8.0
1台
循环泥浆、 排除钻渣

3
刮刀钻头
Φ2300mm
1个

4
电焊机
BX3-500
4台
井壁焊接

5
注浆泵
TBW-850/50
2台
壁后充填

6
水泥浆搅拌机
5m3
2台
壁后充填

7
水力旋流器

1台
净化泥浆

8
水泵

1台

9
泥浆泵
4PNL
1台

4、 施工前准备工作
( 1) 发包方应提供条件
在施工方进场前, 承包方应做到”四通一平”。
发包方应向施工方提供井筒中心十字线基桩、 地质和水文报告书各3套。
( 2) 钻井施工准备工作
进场后先进行测量放线、 基础开挖和施工、 临时道路等施工, 设备进场, 进行安装准备工作。
①基础施工
钻井基础采用上口方形锁口盘式结构, 尺寸5×5m、 厚50mm, 采用C20砼现场浇注成形;
临时锁口用于维护井口的稳定, 承受地层侧压力, 防止井帮坍塌, 在井壁漂浮下沉过程中起导向和扶正的作用。临时锁口直径2.4米, 深度4米。采用14mm厚钢板加工直径为2.4, 长度为4米的钢板筒做为临时锁口结构。施工时, 先机械挖掘→埋设钢板筒→钢护筒周围垫平夯实→浇筑钻机砼基础。
泥浆池的开挖, 用挖掘机挖两个6m×3m×2m的池子, 作为泥浆池。其中一个池作为沉淀池, 另一个池作为循环池。泥浆池与井口之间用回浆沟槽相连, 回浆沟槽开挖面积不小于0.3m2, 且必须保证泥浆流通顺畅, 施工过程中不溢浆。
②钻井施工用电及施工用水
施工用电由甲方提供接口, 施工区域线路由我方自行布设。我方装机总容量为300KW。
施工用水由甲方提供至现场。

三、 钻井施工
( 1) 钻进施工
钻井深度为26米, 为表土层, 无基岩段。钻进过程中分为两个阶段: 第一个阶段: Φ2.3m表土层采用刮刀钻头正循环钻进。第二个阶段: 钻进至设计深度后, 采用反循环方式扫孔和调浆, 为下沉井壁做好准备。
回旋钻钻进过程中的注意事项:
1、 钻进时必须采取减压钻进措施来确保成井垂直度。钻井施工中配置优质泥浆以防坍塌埋钻。
2、 应控制好进尺速度及泥浆参数, 从而最大程度上避免泥包钻头。
回旋钻钻进过程中, 每钻进2m或地层变化时, 用取渣筒捞取钻渣样品, 用取样袋装好并做好记录, 以便与地质剖面图相核对。所选用的钻压值均应小于钻头在泥浆中重量的60%, 在地质变层或不均匀地层中, 钻压值应小于钻头在泥浆中重量的40%。减压钻进, 保持垂直度, 不能盲目求快, 从而最大程度上造成孔斜或者包钻现象。同时粘土层钻进过程中, 应多扫孔加强吸收。钻进时要合理控制钻进参数( 具体钻进参数见表4)
3、 由于采用正循环方式, 更应注意泥浆参数的变化。适当增加泥浆粘度, 从而提高泥浆携带钻屑的能力。当泥浆太稠时, 又会影响进尺速度, 应排浆加水。具体处理措施, 视施工时具体情况而定。

表4、 表土层钻进参数表
地 层
钻压( KN)
转数( rpm)
钻速(m/h)
备注
开孔正循环钻进

2～3
2.0～3.0

粘 土
30～50
3～5
1.0～1.5
注意扫孔加强吸收
砂、 砾石
60～80
3～5
1.0～2.0

钻进过程中, 钻进参数和泥浆参数是确保钻井质量的关键。故应及时检验和检测, 遇到变化及时采取措施。本工程拟投入的主要检验设备见表5。
表5、 本工程拟投入仪器
序号
设备名称
规格型号
数量
用途
备注
1
经纬仪

1套
控制井壁垂直度

2
泥浆比重计

1套
测量泥浆比重

3
含砂量测定仪

1套
测量泥浆含砂率

4
粘度计

1套
测量泥浆粘度

5
水准仪

1套
测量水平度

6
秒表

1块
测量泥浆粘度

7
天平

1台
试配优质泥浆

8
钢尺
50m
2把
距离测量

9
盒尺
5m
3个
长度测量

( 2) 洗井工艺
钻进过程中应随时测定泥浆性能, 及时调整, 确保孔内泥浆的性能指标。
①钻井泥浆参数
为确保该井安全快速施工, 钻井泥浆处理采取以下措施:
1、 开孔钻进时, 清水开钻, 上部为粘土层, 可自行造浆, 根据泥浆性能的好坏再使用化学药剂处理或者制备优质泥浆补充井口内;
2、 正常钻进时, 采用化学药剂处理泥浆, 提高其性能, 增强护壁效果;
3、 严格控制井筒内浆面水平, 孔内水头高度不得低于0.5m。
4、 严格控制泥浆含砂量, 采用机械设备清除泥浆中的砂粒, 以增加泥皮韧性, 减小泥皮厚度。
5、 在易膨胀和易坍塌的地层中钻进时, 要严格控制失水量;
钻进及下沉井壁时泥浆性能参数能够参考表6, 特殊情况时可适当调整以下参数。

表6、 泥浆性能参数表
项目
泥浆密度(g/cm3)
粘度(s)
失水量(m1/30min)
泥皮厚( mm)
PH值
含砂量( %)
钻进
1.18~1.27
18~30
≤29
≤3.5
7~8
≤4
井壁下沉
1.18~1.21
20~23
≤22
≤1.5
7~8
≤1.5

②泥浆循环与护壁
气举反循环钻进过程中, 如果地层不能自行造浆, 或者泥浆性能差, 不能满足护壁要求等, 采用现场调浆, 造浆所用的原材料主要为膨润土、 纯碱、 火碱和聚丙烯酰胺。
1、 现场水解聚丙烯酰胺可采用常温法, 提前3天水解。水解聚丙烯酰胺时, 聚丙烯酰胺、 火碱和水可按PAM:NaOH:H2O=10:3.30:700比例混合后, 在搅拌桶中搅拌, 直至PAM全部分散于水中并放置2～3天后使用。
2、 新鲜优质泥浆的制备: 泥浆在泥浆池中制备, 在泥浆循环过程中, 往泥浆沟槽内缓慢加入彭润土, 使膨润土颗粒充分分散。再按比例加入纯碱( 约为膨润土含量的3%) , 加入水解后的羧甲基纤维素(CMC), 直至达到正常钻进过程中泥浆性能。

四、 钢筋砼井壁制作
1 井壁施工
钢筋砼井壁现场制作, 按照井筒设计直径有一种规格, 即井壁内径为1600m, 壁后为200mm。每节高3000mm。共9节钢筋砼井壁, 其中井壁底1节。井壁的具体参数见表7.
表7、 井 壁 设 计 参 数
井壁
类型结构
井壁节号
节数
节高
( m)
段高
( m)
节重
( t)
壁厚
( mm)
砼强度等级
起止标高
( 绝对标高, m)
井壁底
1
2
2
4
4.4
200
C45
-26～-24
钢筋砼井壁
2～9
8
3
24
3
200
C45
-24～0
以临时锁口基础面为±0点

1.1 预制井壁前准备工作
1.1.1 模板
采用钢模 ,每次立模前应将模板清理干净, 并刷隔离剂。技术要求: 立模时, 模板下端紧贴下法兰盘内口, 内模板垂直度应符合规范要求。立好的模板之间贴紧合缝, 不合缝处用海绵胶带等处理, 防止漏浆造成砼缺陷。
1.1.2 吊帽
加工一个简易吊帽, 经过吊帽调整上法兰盘平整度, 同时钢筋焊接时防止上法兰盘变形。浇灌砼时, 砼经过吊帽入灰口进入井壁内外模板腔内。
1.1.3 基础
每节井壁制作一个基础, 每个基础上表面的水平误差不大于±2mm。基础为圆环形, 宽度为0.9m, 深度为0.2m。
1.1.4 砼
制作井壁用的混凝土为商品混凝土, 制作每节井壁都要检查塌落度, 检查各种材料用量是否按照配合比要求配比, 确保砼强度达到设计要求。

1.2 施工说明
1.2.1 施工工艺流程

固定下法兰盘
立内模

吊入吊帽

将上法兰盘与吊帽连接
焊内立筋
扎内环筋、 吊环
扎外环筋
稳外模
浇灌砼
拆模
养护
焊外立筋

井壁作业为循环作业。
1.2.2 固定下法兰盘: 下法兰盘用专用工具将其点焊在基础上, 清扫干净。
1.2.3 吊帽与法兰盘连接: 将上法兰盘用倒钩固定在吊帽上, 要求上下法兰盘水平度及上下方位误差均不大于5mm。
1.2.4 内层钢筋施工: 焊接内层竖向钢筋, 要求双面焊接, 焊缝饱满, 钢筋间距均匀, 绑扎好内层水平筋, 搭接长度符合《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204— 要求。焊好吊环, 吊环焊接牢固、 位置准确。
1.2.5 外层钢筋施工: 焊接外层竖向钢筋, 同样要求双面焊接, 焊缝饱满。绑扎外层水平筋, 搭接长度、 接头错开要符合《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204— 要求, 清理干净下法兰盘。钢筋施工其数量、 规格、 位置必须与设计一致, 焊缝高度和长度符合设计或规范要求。绑扎点不得有松扣现象。
1.2.6 砼振捣
( 1) 预制井壁时砼采用分层浇灌。应做到尽量使砼在工作面上保持一致高度, 分层厚度不大于振动棒作用部分长度的1.25倍。振捣器插入深度应超过新浇灌砼层的厚度5cm。振捣器要做到快插慢拔。振捣器移动采用行列式, 间距不得大于振动棒作用半径( 一般为300～400mm) 的1.5倍。振捣时不允许将振动棒置于钢筋和预埋件上, 避免冲击钢筋和预埋件, 也不宜离模板太近。振捣器在一个位置上振捣延续时间应保证砼得到足够的捣实程度( 砼表面不再冒气泡, 表面泛水泥浆, 砼不再下沉, 砼面基本水平) 。
( 2) 浇灌砼时要经常观察模板是否有松动或跑浆现象。
1.2.7 砼试块: 每节井壁应做三组试块, 并在试块上注明井壁节号和制作日期, 以一组试块28天的标养强度作为该井壁砼的抗压强度。
1.2.8 拆模: 井壁制作完毕后, 待砼终凝后拆除模板, 一般以拆模后不破坏砼表面和棱角为原则。施工初期要做几组同条件养护试块以确定砼强度, 掌握拆模时间。拆模后应将模板清理干净, 整理好变形, 刷好隔离剂, 放置平整。
1.2.9 井壁养护: 为保证砼有良好的养护条件, 在其终凝后对井壁进行洒水养护, 使其散发水化热, 防止砼表面开裂。养护次数以保持砼湿润为好( 砼表面不见白) 。日平均气温低于5℃不得浇水养护。
1.3 有关技术要求
1.3.1 钢筋绑扎有关技术要求
表8、 钢筋绑扎有关要求
项目名称
技术要求
钢筋竖筋间距允许误差
±20㎜
钢筋环筋间距允许误差
±20㎜
钢筋排距允许误差
±10㎜
预埋件中心线允许偏差
±20㎜
钢筋搭接长度
按规范要求
钢筋焊接长度
单面焊
≥10d
双面焊
≥5d
相邻钢筋接头位置
≥30d
保护层厚度允许误差
±10㎜
1.3.2 砼拌合料计量有关技术要求
表9、 砼拌合用料允许误差
名　　称
技术要求
石子、 黄砂允许误差
±3％
水、 水泥、 外加剂允许误差
±2％

五、 工期计划及保证措施
1 工期计划
1.1 准备期: 5天
从施工现场具备进点条件正式进点起, 到正式开钻日止。主要工作有: 人员设备进场、 测量放线、 基础施工、 设备的安装调试、 联合试运转等。( 在现场不具备供电条件情况下, 可提前进场采用发电机组临时供电施工基础) 。
1.2 钻井期: 20天
从正式开钻起至Φ2.3m终孔结束止, 共20天。
1.3 井壁预制
井壁预制与钻井施工同时进行, 并至少在井壁下沉前28天内完成。
1.4 井壁下沉准备: 3天
调浆、 测井共2天, 下沉准备1天。
1.5 井壁下沉及壁后充填: 6天
井壁下沉4天, 壁后充填2天。
1.6 拆除期: 1天
将钻井设备撤离井口50m。
2 工期网络图表
2.1 钻井工程工期计划见表10。
表10、 钻井工程工期计划表
项 目
时间( 天)
备注
准备期
进场准备、 钻机安装、 基础施工等
5
5

钻井期
Φ2.3全断面钻进
20
20
钻井同时完成井壁施工
井壁养护时间
等待井壁养护时间
8
8

下沉
充填期
井壁下沉准备
0
6
井壁下沉准备期( 3) 天在等待井壁养护时间内做好
井壁下沉
4
壁后充填
2
拆除
拆除撤离
1
1

总工期
40

3 工期保证措施
本工程钻井深度较浅, 故钻进时间要比预制井壁和养护时间短。由于井壁要经过28天的养护, 这样的话, 终孔后, 必须等到井壁养护时间超过28天才能下沉井壁。因此为了保证工期, 早日完工, 采取井壁优先预制方案, 即在施工具备进点条件后, 准备期里就把预制井壁的各项准备工作做好, 提前进行预制井壁施工。而钻进则按照计划进行。使得终孔后尽量减少等待井壁养护的时间。上表总工期按照最快的等待井壁养护时间推算出来的。上表也只是反应单口井的成井速度, 如果考虑到10口井或者20口井的话, 总工期还能提前一点。就拿10口井来说, 为了保证工期, 除第一口井要等待井壁养护时间。施工下一口井时, 无需等待, 则第二口井的工期为32天, 则施工10口井的总工期为328天。20口井算的话, 总工期为648天。
3.1 保证工期的组织措施
3.1.1 挑选管理经验丰富、 技术扎实、 业务水平高的人员组成项目领导班子, 选择经验丰富、 技术全面的人员组成施工队伍, 科学管理, 合理组织安排。
3.1.2 发挥机械化施工的优势, 合理选择施工机械, 建立强有力的后勤保障系统, 以保证各种物资、 设备等及时到位。抓住控制点、 加强管理。
3.1.3 合理安排施工顺序, 抓关键线路, 对施工的重点优先考虑和安排, 保证设备、 人力、 物力的投入。
3.1.4 科学组织、 加强协调
由于施工情况不断变化, 及时分析控制工期的关键位置, 合理调节人员等, 及时将施工进度与计划进行比较, 分析原因, 进行纠偏, 在总工期不变的情况下, 调整工期网络计划。做好各部门间的协调工作, 及时解决施工中出现的问题, 提高施工效率。
3.1.5 协调做好与建设、 监理、 设计单位及附近村镇间的关系, 确保施工顺利进行。
3.2 保证工期的技术措施
3.2.1 根据工程特点和现场实际情况, 制定切实可行的施工方案; 积极引进先进生产技术、 工艺和设备, 提高工作效率。
3.2.2 保证本工程工期的重点是钻进进度, 针对性编制防掉钻、 防井内掉金属物、 防井帮坍塌、 防井筒缩径措施。
3.2.3 挑选经验丰富的技术人员投入现场技术工作, 对技术问题以最快时间解决。
3.2.4 经常召开技术会议, 对可能发生的技术问题进行探讨性研究, 提前做好应对措施。