16.1.4.4 用三牙轮钻头钻进或扩孔,必须配备保径接头,要根据地层情况尽量满足钻头的钻进参数,合理控制回次钻进时间,防止钻头直径严重磨损或掉牙轮事故。提钻后必须测师长钻头直径,磨损大于3mm,则下入新钻头时要注意下钻遇阻时扫孔。
16.1.4.5 中途停钻,必须将钻具上提和提钻后向孔内灌注冲洗液以及保持孔底清洁等要求,要按照本规程有关钻进操作要求中的规定,认真执行。
16.1.4.6 要随时盖好孔口,谨防小工具或其他物件掉入孔内。 16.1.5 井管事故的预防
16.1.5.1 下管前检查井架及升降系统的安全程度。下管时井管重量不得超过设备、工具的负荷能力及井管的抗拉强度。
16.1.5.2 下管前要严格检查井管丝扣质量、弯曲度及椭圆度。
16.1.5.3 下管操作要平稳,遇阻后不准猛墩,要分析查明原因,及时采取措施,下管要连续作业。 16.1.5.4 水文地质勘探孔如要求起拔井管,下管时要采取如下措施: a.下管时,在井管外壁涂以润滑剂。 b.尽量减少填砾段、粘土止水段长度。 c.止水以上孔段用泥浆保护好井壁。 16.1.6 钢丝绳质量要求
16.1.6.1 钢丝绳有断股必须更换。
16.1.6.2 凡钢绳一个扭矩(指一股对中心扭拧一圈时,前后两点之距离)断丝达到表32新列数值时,应更换钢绳。绳卡规格、用量见表33。 16.2 孔内事故处理的基本要求
16.2.1 机台应配备的专用处理事故工具有:公锥、母锥、卡瓦、打捞茅、打捞筒、打捞钩、打印器、磨鞋等。大队级单位应配有反丝公锥、母锥、钻杆、反循环打捞篮,磁力打捞器、提拉旋转器、上击器、下击器测卡仪、爆炸松扣井下工具及套铣筒、钻头等。
表32 钢丝绳断丝换新标准
钢绳规格 强度安全系数 ≤6 6~7 ≥7 12 14 16 22 26 30 6319 6337 6361 18319 36 38 40 注:本表所示为钢丝与各股扭拧方向相反.若扭拧方向相反.若扭拧方向一致,则容许断丝数为表中之50%.
表33 钢丝绳卡规格及用量
型 号 Y1-6 Y2-8 Y3-10 Y4-12 Y5-15 Y6-20 Y7-22 Y8-55 适用钢丝绳直径,mm 6 8 10 12 15 20 22 25 4 5 3 90 110 130 140 165 80 使用绳卡数量(个) 绳卡之间最小距离, mm 16.2.2 孔内事故发生后,要分析发生原因、经过及准确深度,根据提出钻具的损坏状况,正确判断孔内情况,采取相应处理措施。
16.2.3 孔壁不稳定,要先护孔,后处理孔内事故。
16.2.4 事故处理要及时,处理措施要积极、稳妥,并留有余地,防止措施不当造成事故复杂化。 16.2.5 强力起拔孔内事故钻具或井管前,要对井架、钻机提引系统进行检查、固紧,并要安装灵敏、准确的拉力表(指重表),严防超过设备、工具等的起重负荷能力。操作人员要采取安全防护措施。
16.2.6 用千斤顶强力起拔钻具或套管时,要将工具绑牢,倒杆要用下卡瓦卡住钻杆,禁止用升降机提吊事故钻具倒杆松卡瓦。严禁用钳返事故钻具。
16.2.7 钻进中发生钻具折断或脱落事故,用捞锥或其它工具对好后要立即提出钻具,严禁继续钻进或卡取岩心。
16.2.8 孔内事故处理,必须在机长的指挥下进行。对入孔的钻具及打捞工具和出孔的事故钻具要求将规格、长度、数量详细、准确地记录在班报表上。
16.2.9 对一些复杂难以处理的孔内事故,必须经过经济与社会效益的周密论证后可停止处理,同时报上级批准。
16.2.10 事故排除后,由机长组织全体人员,查明事故原因,总结经验,吸取教训,制订预防措施,并填写与报送事故报表。 16.3 孔内事故处理 16.3.1 埋钻事故处理
16.3.1.1 此类事故多发生在松散卵砾石层、第四纪或第三纪与基岩接触部位、溶洞裂隙地层等,钻进时突然发生漏失,造成上部孔段液面下降,地层失去平衡而发生坍孔埋钻事故。
16.3.1.2 钻进过程中,发现泥浆漏失要立即提钻,并且要边提钻边向孔内灌浆,保持钻孔泥浆柱压力。若提钻中途遇阻,要尽量送浆窜动钻具,力争将钻具提出孔外。
16.3.1.3 一旦发生埋钻事故,要开泵循环泥浆,并转动钻具,将坍塌物挤碎,冲出孔外。采取上扫方法慢慢上提,不得强拉。
16.3.1.4 若孔底漏失,从钻具内送浆又无效,可在坍塌物以上部位下入钻具冲孔,将坍塌物冲出孔外,提出钻具。
16.3.2 粘吸卡钻处理
通常采用油浴解卡,即在被卡钻具孔段内注入一定量的原油或柴油,浸泡3~5h后,上提活动钻具,使其解卡。
16.3.3 卡钻事故处理
16.3.3.1 缩径卡钻多发生在遇水膨胀地层,此类事故一般都有预兆,如提下钻具在某一孔段遇阻,应立即采取如下措施:
a.提高泥浆密度、降低泥浆失水量。
b.用圆孔钻具在缩径孔段扫孔,可消除缩径卡钻事故。
c.提钻时发生缩径卡钻,可采用上扫方法解卡,也可采用油浴解卡。 16.3.3.2 小井眼卡钻
三牙轮钻进较坚硬岩层,未配保径接头,钻进或扩孔时间较长,造成钻头严重磨损,孔径变小。下入新钻头时,下钻操作不当,不注意指重表的遇阻显示,从而造成夹钻事故。此类事故的处理方法是强力起拔或向上震击。
16.3.3.3 处理无效时,可采取爆炸松扣、套铣(套扫)打捞方法处理。 16.3.4 井管事故处理
16.3.4.1 钢制井管脱扣、跑管事故,可采用内卡方法打捞,即下入木塞或钢塞投入卡料卡住提起。必要时也可分段割断,采取套扫、卡取打捞。
16.3.4.2 铸铁井管折断、脱扣、跑管事故,可采用外卡接箍方法或管内用木塞卡取方法打捞。
16.3.4.3 如井管在已接近下完时发生折断、脱扣、跑管事故,可将断口以上井管起出。探试下部井管,如断口以下井管完好,又下到预计深度,可采取对接方法处理。
16.3.4.4 由于孔底沉淀,井管未能下到预计深度,造成过滤管与大部分含水层错位,则应立即将井管提出,重新扫孔下管。
16.3.5 填砾堵塞事故的处理
16.3.5.1 填砾时,发生砾料架桥堵塞,可将钻杆下到井管下部,把管口封住,用清水冲孔,使其在管外循环,促使堵塞砾料下沉。
16.3.5.2 采用空压机冲孔,降低管内液面深度,增大管内外压差,使堵塞砾料下沉。 16.3.5.3 材质允许时,可用活塞在井管内进行抽洗,使堵塞砾料下沉。 17 设备、仪器、仪表的使用与维护 17.1 一般要求
参照DZ/T 0017和岩心钻探规程有关规定执行。 17.2 钻机
参照DZ/T 0017和岩心钻探规程有关规定执行。 17.3 柴油机
参照DZ/T 0017和岩心钻探规程有关规定执行。 17.4 泵类机械 17.4.1 往复式泥浆泵
参照DZ/T 0017和岩心钻探规程有关规定执行。 17.4.2 卧式离心泵及砂石泵 17.4.2.1 开动前应作如下检查:
a.吸水管路是否严密;塞线是否需要更换。 b.叶轮转动是否有卡阻现象。 c.工作轮的旋转方向是否正确。
17.4.2.2 运转中应注意声响,观察出水情况;检查盘根和轴的温度;如发现出水不正常或轴承温度过高等异常现象应立即停车检修。 17.4.2.3 停泵前应先关闭阀门。 17.4.3 深井泵
17.4.3.1 安装前应作如下检查:
a.泵管、传动轴及叶轮是否变形,螺纹是否损坏。 b.橡胶轴承是否损坏,其他附件是否齐全。
17.4.3.2 按使用说明书的要求连接泵管、泵轴及有关部件,并使泵管位于井管中心。 17.4.3.3 启动前的检查与维护
a.检查电动机顶端传动部分,调整好叶轮轴向间隙,调节螺母的保险销安装是否妥当。 b.检查转子转动情况是否过紧。
c.电动机止逆盘是否良好,如不起作用,不得开动水泵。 d.安装合格后,应用清水润滑橡胶轴承。 17.4.3.4 运转中的操作与维护
a.适当旋紧填料压盖,使填料处有少量水喷出为宜。
b.随时注意出水情况、运转情况,电气仪表是否正常,如发现异常应立即停车检修。 c.如果水中泥砂量较大时,应稍加大叶轮与导水壳(泵壳)的轴向间隙。 17.4.3.5 停泵后再开泵,必须等泵管内的水流回孔内后进行。 17.4.4 潜水泵
17.4.4.1 安装和启动前应作如下检查维护
a.检查泵的放气孔、放水孔、放油孔和电缆接头处的封口塞是否松动,如有松动必须拧紧。 b.电机绝缘电阻应不低于0.5MΩ,否则应打开放水孔和放气孔进行烘干或晒干。
c.电缆破裂或折断,应妥善处理,不得漏电。
d.检查电路和开关,然后在地面上空转3~5min,并检查电动机旋转方向是否正确,均无问题后可下入水中使用;必要时可在地面浅水池中试运转。
17.4.4.2 下泵时,不得使电缆受力。下入井中深度,应先进行计算,使其控制在淹没深度 之内;下到预定深度后,应将潜水泵出水管用夹板夹牢固,置于井口上。 17.4.4.3 运转中应遵守下列规定
a.经常观测动水位变化,适时调整泵的位置。电动机不得露出水面,亦不得潜于淤泥中运转。 b.电缆应悬空吊住,不得与井壁接触摩擦。
c.经常观察出水量、电压、电流值和井中的声响,如发现水量减少或中断等异常现象时,应立即停泵检修处理。
17.4.4.4 新的或换过密封件的潜水泵,应检查其密封的可靠性,经使用50小时后,拧开放水塞检查,如泄漏量(包括油和水)大于5mL,即认为密封正常,检查后从放油孔补加油,如检查后其泄漏量超过规定,则不得继续使用,应检修或更换新件。
17.4.4.5 泵长期搁置不用,应经检查清理后,置于干燥通风阴凉的室内妥善保管。 17.5 空压机
17.5.1 空压机的安装应符合下列要求: a.基础必须牢固,空压机安装力求水平。
b.空压机在现场工作时,应设有场房或临时工棚防雨遮阳。 17.5.2 启动前的检查与维护
a.检查空气滤清器是否清洁,必要时应清洗或更换滤清器芯子。 b.打开储气罐和中间冷却器泄水阀入出积水。 17.5.3 运转时操作与维护
a.启动后,首先打开储气罐的放气阀,等动力机运转正常后,再关闭放气阀储气。 b.注意各种仪表的指示是否正常,气压有无显著的增高或下降现象。 c.随时注意排气温度,排气温度应在规定范围之内。
17.5.4 停车时,应逐渐打开储气罐上的放气阀和降低动力机的转速,然后分离离合器,再停动力机。对螺杆式空压机,停车时,关闭所有气阀,让机组空载运转几分钟以降低柴油机温度,再将开关置于“关”的位置。
17.6 仪器、仪表 17.6.1 钻进参数仪
a.各种传器应根据使用说明书的要求,安装在正确的位置上,并应避开磁场干扰,避免震动。 b.传感器外面应加防护装置。
c.二次仪表应安置在便于操作人员观察的部位,并采取防震、防雨、防潮措施。
d.二次仪表与传感器之间的电缆连接应按说明书的要求进行,电缆应摆放好,并加护管保护。 17.6.2 测斜仪器
17.6.2.1 仪器使用前应在校验台上校验,并记录仪器本身的误差,以便修正仪器测量读数。
17.6.2.2 测斜时,应使仪器的轴心线与钻孔轴心线一致,必要时加非磁性导正外套予以导正,导正外套直径一般可较孔径小一级,长度以2~3m为宜。
17.6.2.3 仪器下孔前,应按说明书的要求,先准备好悬吊工具。使用钻悬吊时,钻杆与仪器的提引头间,应用一段不短于2m的钢丝绳连接好。
17.6.2.4 装仪器应压紧外壳密封件,密封件如有损坏应及时更换;仪器和电缆的连接处,应用高压胶布或用橡胶管扎紧。
17.6.2.5 下降和提升电缆或钢丝绳时,速度应均匀,不得过快,严禁忽快忽慢,猛下骤停。在接近孔底或不安全孔段时,下降和提升必须缓慢。
17.6.2.6 测量操作应按说明书的要求进行。
17.6.2.7 仪器使用完后,应清洗干净,装箱存放,妥善保管。
17.6.2.8 仪器在运输前要处于锁紧状态,并有避震措施,存放时保持干燥,避开强磁场。 17.6.3 氢氟酸测斜仪使用应符合下列要求:
a.所用玻璃管规格:厚度为3mm,直径27~30mm,长度为200~250mm;玻璃管不应有气泡和条痕,在使用前应将油污洗净。
b.测斜时,上下钻操作要稳,动作要快,停放时间要充足;停放时间应根据孔深和氢氟酸的浓度确定。 18 施工技术报告与钻孔技术档案 18.1 施工技术报告
18.1.1 施工技术报告编制要求
a.水文地质普查的重要图幅和水源地勘查的工区,由于推广采用新设备、新方法、新工艺或对选用的方法工艺有所改进、创新,提高了效率、质量或由于设计编制与准备工作好,完成任务的技术难度较大、勘探周期短、进度快或施工的钻孔质量优良,获得好的经济效益,对推动技术进步有明显作用的,应编写钻探施工技术报告或专门的技术总结。
b.报告的编写应在大队长领导下,由钻探科技术人员按照编写提纲内容进行编写,报请大队总工或钻探技术负责人组织审查后打印上报。重要的报告,局应组织人员进行评审验收。
c.报告在图幅或工区完成后三个月内提交,亦可和地质报告一并提交;报告要反映出从施工设计、准备、施工及完成的整个过程。编写的报告要实事求是,以数据为依据,内容简明扼要,重点突出,附表和附图要清晰齐全。
18.1.2 施工技术报告的编制提纲
a.前言:说明项目的工作性质、目的任务、施工期限、工程质量要求与工作量等。
b.概况:包括工区的施工条件、设备选择、准备、钻孔结构、钻进与成井工艺特点及完成钻孔情况表等。
c.工作技术的难易程度:着重阐明对工作与技术难度采取的办法与措施及其实施情况,包括复杂地层取心取样,钻进工艺以及新方法、新工艺的推广应用情况。 d.工程质量:八项质量标准及评定等级。 e.安全生产:三大事故及停工待料情况。
f.主要经验、贡献与经济效益:重点要突出,实事求是地阐述,并附整个工区的钻探技术经济指标统计分析及经济效益说明。
g.结论:生产技术的主要经验和科研成果及存在主要问题及教训,值得借鉴的结论性意见和建议。 18.2 钻孔技术档案
18.2.1 钻探班报表:是钻探施工最基本的原始记录,必须认真填写。班报表必须反映钻探施工生产技术活动的全过程,总台时的时间是连续的,即从安装开孔到完孔拆迁期间,不能出现时间的中断,同时,内容必须详细、齐全、清晰。
18.2.2 钻孔施工技术档案,包括下列表格及内容 a.钻孔施工设计书。 b.钻孔施工设计变更通知书。 c.钻探设备安装质量检查表。 d.钻孔事故报告表。
e.钻孔下管(套管、井管、过滤管)记录表。 f.钻孔堵漏、止水、封孔记录表。 g.钻孔成井实际结构图。 h.钻探技术经济指标综合表。 i.钻孔质量验收表。
水文地质钻探规程
标准号: DZ/T 0148-1994 替代标准号:
实施日期: 1995-12-1
1 主题内容与适用范围 1.1 主题内容
本规程规定了水文地质钻探与水井钻探各项生产活动的技术工作要求及有关工艺操作规定。 1.2 适用范围
本规程适用于水文地质普查、水文地质初步勘探与详细勘探以及水井(含矿泉水井及低温地热井)钻探工程,是进行钻探设计、施工、管理等各项工作的基本依据和准则。 本规程不适用于高温地下热水和地热能开发钻井工程。
2 引用标准 2.1 直接引用标准
GBJ 202 地基与基础工程施工及验收规范 GB 9808 水文水井钻探管材系列
GB 9809 水文水井钻探用套管、岩心管、取粉管螺纹 GB 9810 水文水井钻探用钻杆 BG 9811 水文水井钻探用钻铤 BG 9812 水文水井钻探用钻杆接头 DZ 1.3 硬质合金岩心钻探管材螺纹 DZ/T 0008 水文水井钻探用钻柱特种接头 DZ/T 0017 工程地质钻探规程
DZ/T 0055 水文水井钻探用硬质合金钻头 DZ/T 0056 水文水井钻探用三牙轮钻头 DZ/T 0057 水文水井钻探用钻粒钻头 2.2 配合使用的标准
GBJ 27 供水水文地质勘察规范 水方地质普查、勘探规范 岩心钻探规程 3 总则 3.1 目的、任务
水文地质钻探是水文地质普查、勘探工作中取得地下水文地质资料的主要技术方法,也是开发利用深层地下水进行钻井工程的唯一技术手段。它的基本任务是在水文地质测绘、水
文地质物探的基础上,进一步查明含水层的岩性、层次、构造、厚度、埋深分布及水量、水质、水温等水文地质条件、特征和参数,解决和验证水文地质测绘和物探遥感工作中难以解决的水文地质问题,为评价和合理开发利用地下水资源提供可靠的水文地质资料和依据。同时,在“以探为主、探采结合”成井或专
门打井后开采地下水,为工农业生产、国防建设和城镇居民及干旱地区人民提供生产生活用水或矿泉水饮料,直接为国民经济建设和人民生活服务。 3.2 钻探工作必须遵循的准则
3.2.1 水文地质钻探工作必须贯彻执行先水文地质测绘与物探,后钻探施工以及坚持“先踏勘、后设计”和“先设计、后施工”的工作程序,即必须在水文地质测绘和物探工作的基础上布置水文地质钻孔,以及坚持没有地质、施工设计,不准施工开钻的原则。
3.2.2 对于探采结合钻孔,应本着“以探为主,探采结合”的原则进行,即应满足“探”为主,在获取准确可靠的水文地质资料的同时结合成井。
3.2.3 水井钻探工程应在有充分水文地质资料的地区进行,并在钻探过程中采取必要措施收集和论证水文地质资料,严格按照成井工艺规程要求成井。 3.3 钻探工作的基本要求
3.3.1 水文地质钻探是以获取准确可靠的水文地质资料,满足地质设计要求,达到地质设计目的进行的,因此,要本着需要与可能的精神,在进行钻探设计和施工中采取切实可行的最优方法与工艺,满足地质设计要求。同时,要努力提高地质、施工设计的准确程度,以便最大限度地减少因设计不当而造成的损失。 3.3.2 在钻探工程施工的全过程中,都要始终贯彻“优质、高效、低耗、安全”和“质量第一”的原则,推广应用钻探新设备、新方法、新工艺,提高经济效益。同时,在加强全面质量管理的活动中,既要反对单纯追求进尺,忽视工程质量的倾向,也要反对忽视安全和不注重经济效益,片面追求脱离实际可能或超越规程规范的技术要求。
3.3.3 要搞好钻孔各项原始资料的记录与整理工作。提交的资料必须真实、准确、可靠,对伪造钻孔原始资料数据者,必须严肃处理。
3.3.4 从事水文地质及水井钻探的全体人员,必须认真学习和严格遵守本规程。但本规程中有些条款只是一般性和原则性的规定要求,在贯彻执行时允许施工单位依据具体情况制订实施细则或补充规定。此外,有关现场管理制度,可参照DZ/T0017和岩心钻探规程有关规定要求,结合各自的实际情况制订实施细则或补充规定。
4 钻孔类型、结构与施工设计 4.1 钻孔类型 4.1.1 地质孔
通常只在小、中比例尺的区域水文地质普查中布置,一般要通过钻探取心进行地层描述和进行简易水文地质观测,但不进行抽水试验。 4.1.2 水文地质孔
在各种比例尺的水文地质普查与勘探中布置,一般要进行单孔稳定流抽水试验,必要时要进行多(群)孔非稳定流抽水试验,以获取不同要求的水文地质参数,评价与计算地下水资源。 4.1.3 探采结合孔
在各种比例尺的水文地质普查与勘探中均会遇到。 4.14 观测孔
有抽水试验观测孔和长期观测孔(简称长观孔)两种,通常只在大、中比例尺的水文地质勘探中布置。 4.2 钻孔(井)结构
4.2.1 钻孔(井)结构,包括孔径、孔段和孔深,除地质孔外,井身结构应包括: a.井管:包括井壁管、过滤管、沉淀管的直径、孔段和深度。 b.填砾、止水与固井位置及深度。
4.2.2 钻孔结构的确定:是根据钻孔类型、水文地质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽水方法及钻探设备等因素综合确定。进行抽水试验的钻孔,其松散地层的钻孔直径要能满足根据预计出水量选用的过滤管直径和填砾间隙的要求;基岩钻孔直径则一般以满足根据预计出水量能下入之抽水设备口径要求或
过滤管直径要求为依据确定。在条件具备与可能时,要采用一径成井工艺;在松散、破碎、严重漏失等复杂地层应采用既护壁性能好又易于破壁解淤的优质泥浆钻进,争取少下或不下套管,以简化钻孔结构。 4.2.3 典型钻孔(井)结构型式 4.2.3.1 一径成孔(井)
除孔口管外,一径到底的钻孔,即一种口径、一道管柱的钻孔。这类钻孔通常是较稳定的第四纪松散地层或基岩为主的水文地质钻孔、探采结合孔或观测孔。有下井管、过滤管并填砾或不填砾及没有井管、过滤管的基岩裸孔等几种。下井管、过滤管并填砾孔之孔径一般应比管子直径大150~200mm。 4.2.3.2 多径成孔(井)
具有两个或两个以上变径孔段的钻孔,即多次变径,并用一套或多套管柱的钻孔。通常是上部为第四纪松散层、下部为基岩或具有两个以上主要含水层的水文地质钻孔、探采结合孔及地质孔。通常只在第四纪地层中下井管、过滤管并填砾或不填砾;基岩除破碎带、强烈风化带需下管外,一般为裸孔。 4.3 钻探施工设计 4.3.1 编制依据
水文地质钻探施工设计的编制是根据项目的水文地质设计书或项目委托计划任务书或合同的要求,在现场踏勘的基础上,按照现有的生产定额、材料消耗定额、人员和设备配备与费用定额等资料为依据进行编制,根据需要与可能,选用设备和选择最优施工方法与工艺,以确保工程质量和获取量佳的技术经济效益。
4.3.2 主要内容
4.3.2.1 施工项目的基本情况和设计依据
a.工区的地理位置、交通条件、地形地貌、气候和生活条件。
b.地质条件:包括地层划分和岩石可钻性级别、地质构造和水文地质条件,着重说明影响钻探施工的主要地质因素。
c.施工目的与要求:包括钻孔布置与工作量、工程质量指标、水文地质试验与观测要求等。 4.3.2.2 钻探技术设计:包括钻孔结构、冲洗介质、成井工艺及保证质量与安全的技术措施,并附典型钻孔结构设计图。
4.3.2.3 供水、供电设计:根据现场踏勘了解的当地水源条件,选择供水方法和设备;采用电力驱动时提出供电方法与要求。
4.3.2.4 施工期限与费用预算:根据项目要求,编制施工进度计划。包括选择设备,确定施工组织形式、开动钻机台数、钻孔施工顺序调度安排及工期要求,进行技术经济指标测算并编制项目费用预算等。 4.3.3 编制与审批
4.3.3.1 根据设计要求,在施工单位总工程师的主持下,由地质、钻探技术人员共同编制。
4.3.3.2 根据地质项目管理权限上报审批,即局(或下达任务的主管单位)管地质项目的施工设计,由施工单位审查后报上级审批;施工单位自管地质项目或承包工程项目的施工设计,由施工单位审批后报上级备案。
4.3.3.3 在钻探施工中,如发现设计与实际情况不符时,应及时进行修订或补充,部局管项目凡关系到工作量与经费数量较大的修订要报上级批准。 4.3.4 钻孔施工与设计
无论是预算内或预算外的地质项目,均应编制单孔施工设计。单孔设计应包括地层理想柱状图、岩性及可钻性等级、钻孔结构、钻进工艺、成井工艺、工程质量指标及安全生产措施等。 5 设备、仪器仪表的选择与设备的安装、拆卸与搬迁 5.1 钻探设备选择
水文水井钻探设备的选择,主要根据水文地质条件、钻孔类型、钻孔结构、钻探方法等因素,结合现有设备状况,进行选择和配套。目前用于施工的水文水井钻机主要机型及性能见表1。 5.2 泵类设备的选择
泵类设备的选择主要根据钻进方法、钻孔结构、地下水位及出水量等条件合理选择。钻探施工用工作泵(不含钻机的配套泵)型号及性能见表2。抽水用泵型号及性能见表3。 5.3 空压机选择
空压机的选择主要根据所需风量及风压来合理选择。钻探施工及洗井用空压机的主要规格、性能见表4。
5.4 钻探仪器、仪表选择
5.4.1 测斜仪器的选择应根据钻孔类型、结构、精度要求及钻孔有否磁性干扰等因素进行选 择。仪器名称及性能见表5。 5.4.2 钻进参数仪表的选择见表6。 5.5 设备安装、拆卸与搬迁 5.5.1 设备安装与拆卸
5.5.1.1 基座安装必须稳固、水平、周正,并能承受全部负荷。基座形式,应根据设备类型、钻孔结构及地基条件确定。
5.5.1.2 钻塔底座安装采用水平尺找平。钻塔安好后必须拉紧缘绳。绷绳位置要对称,与地面夹角不得大于45。。钻塔各部位的连接要牢固,螺栓要拧紧。
5.5.1.3 钻机安装时,采用单绳升降钻具者必须保证天车前缘切点(双绳升降钻具时为天车轴中心)、回转器(或转盘)中心、钻孔中心在同一条直线上。
5.5.1.4 钻机、泥浆泵、动力机的机座与枕木或地梁要用螺栓连接牢固,各传动轴线必须平行对正,相互距离要适宜。电机底座应设置调整皮带松紧的装置。
5.5.1.5 车装钻机安装时,前后底梁的千斤顶支座必须支承在硬地或基枕木上,垫实加固,必要时浇注水泥墩加固。轮胎要离开地面,不承载,并垫好不转动。
5.5.1.6 电器设备必须安装在干燥、清洁的地方,严防油、水及杂物侵入,且固定牢靠,减少震动。电器设备外壳应按技术要求,接好地线保护。设备的动力线和照明线必须绝缘良好。 5.5.1.7 安装和拆卸各类钻塔应遵循下列规定
a.所有安、拆塔工作必须在专人统一指挥下,有铁序地进行。所有现场人员必须戴安全帽,上塔时系安全带。拆卸钻塔时,安全带严禁系在被拆卸的钻塔附件上。螺栓和工具要放入工具袋中。
b.建塔要从下到上分层安装,拆塔要从上到下逐层拆卸,不得上下两层同时作业。严禁从塔上抛扔物件。
c.各类钻塔安装应按安装说明书的要求进行。钻塔构件不准任意打眼、调换、少装、改装及焊接。 d.用机械或液压油缸起落钻架时,应首先检查好卷扬机制动装置或液压系统是否灵活可靠,并架起落要平稳,严禁猛起猛落。起立到位后,要锁好固定卡销。 5.5.2 设备的搬迁
5.5.2.1 设备运输过程中,严禁人货混装。
5.5.2.2 装卸过程中,要指定有经验的人员负责指挥,并采用必要的安全措施,以防设备翻倒毁物伤人。 5.5.2.3 车装钻机和拖挂设备搬迁时,钻塔端部要固定在支架上。拖挂设备的挂钩要挂牢,并检查挂钩的保险装置是否可靠,用保险绳固定牢靠。必须按被拖挂设备说明书规定的时速运行。
表2 常用工作泵
流量 m/h 3类型 型号 扬程 m 转速 r/mm 出水口直径 mm 150 147 额客功率 kW 上海探矿机制30 厂 乾安机械厂 生产厂家 砂浆泵 6BS 6英寸 180 280 16.3 730 630~680 6SPS正反两用泵 射流 Ф76/87正反循环两用泵 2PN 砂石泵 3PN 54~151 正180 反225~100 正108 反80 30~58 9.5 60 37~45 中国地质大学 (北京) 22~17 26~15
22 11 1450 石家庄水泵厂 自贡水泵厂 22 表3 常用抽水泵
机组额客 功率 kW 径向最大尺寸mm 0.55~4D 8 1.5~4 5.7~13 1.2~80 15 7.5~45 7.5~100 45 7.5~110 125 9.2~110 37~130 30~160 5.8~73 5.5~37 11~278 300 沈阳水泵厂 螺纹连接 法上海水泵厂 北京密云水泵厂 223 250 184 200 适用 井管 mm 泵管连接方式 沈阳水120 98 泵厂 广东惠东水泵131 150 145 法兰盘连接 石家庄水泵厂 厂 沈阳水泵厂 生产厂家 出水类型 型号 级数 流量 m/h 3扬程 m 转速 r/mm 口直径 mm 100Q15 4~0。5 14~27 3.5~6 13.5~115 58~145 44~110 1~190。8 26~195 22~2 850 96 100Q14~6 4~6 2 900 50 136QJ10。5 6~15 10.5 150QJ(R)25 潜水电泵 200QJ50 17.5~30。5 1~23 2~15 50 2 850 200QJ80 2~11 80 121 20~300 16~192 40~140 2 900 2 870 250QJ80 1~15 250QJ125 1~12 125~140 300QJ200 2~7 200 150 400QJ500 1~5 350~600 11~95 1 450 1 377 405 多级深井泵 JD~16 3~24 10~490 25~92 460~2 900 92~390 100~200JC 250~2~40 10~80 2~15 80~550 25~234 21~2 940 1 460
注:①松散层系指第四纪地层和新三纪疏松砂砾岩及基岩强烈风化带、破碎带;基岩系指完 整岩体(含构造裂隙带、岩溶地层)。
②括号内数值为GB9808-88水文水井钻探管材系列颁布前的规格数值。
③本表所列口径为一般规定。水文地质普查、勘探孔当单孔出水量小于0.2L/s和采用提桶作简易抽水试验之钻孔口径,允许比表列孔径或管径小一级;探采结合孔、供水井直径,主要根据水量、抽水设备类型规格及过滤管径来确定。
采用反循环钻进连续取心法钻进时,要及时对地面接收的岩土样进行地层描述与编录,按钻孔设计要求要留取缩样,并按要求进行测井。
当采用气、液动冲击器钻进时,可按钻孔设计要求定层定深进行取样、取心钻进。
当采用机械冲击钻进时,对于含水层,每2~3m取样一个;非含水层,每3~5m取样一个;样品数量应满足颗粒分析和鉴别地层的要求。
b.供水井和观测孔:岩心采取要根据已掌握的水文地质资料及所采用的钻进方法而定。一般应配合物探测井进行无岩心钻进,特殊情况按照钻孔设计要求进行。 14.1.3 孔深与孔斜
14.1.3.1 钻孔深度以钻孔地质设计为准,对于地质设计依据不足或地质条件变化需加深或 提前终孔者,必须持有钻孔任务变更通知书。
校正孔深:每钻进100m,换径、终孔及下管前,均需用钢卷尺测量校正孔深,允许误差为2?,超差者应以校正测量数据为准更正。
14.1.3.2 水文地质普查、勘探孔,每钻进100m,换径、终孔,应测量顶角弯曲度。探采结 合孔和供水井,每钻进50m、换径、终孔或扩孔结束,应测量顶角弯曲度。钻孔顶角允许弯
曲度,每100m不得超过2°,并按照孔深递增计算。采用深井水泵抽水之供水井,下入泵管段每100m不得大于1.5°。
14.1.4 简易水文地质观测
水文地质孔、深采结合孔、地质孔在钻进过程中应进行简易水文地质观测,供水孔、观测孔及采用泥浆钻进、反循环钻进的水文地质孔应减免进行观测。简易水文地质观测项目有:
a.初见静止水位、静止水位或恢复水位:一般应在开孔后钻进中观测地下水初见水位,但当地下水位埋深较大或采取泥浆钻进时,可在终孔洗孔后测定静止水位以及抽水试验后按要求观测恢复水位。 b.观测钻进中孔内水位变化:在钻进到地下水位后,每个回次下钻前提钻后各测一次水位。如停钻时间较长,在2h内每4h观测一次,超过24h每8h观测一次。采用泥浆钻进的钻孔可不观测孔内水位变化。 c.测定冲洗液消耗量及其漏水(<50%的消耗量)、严重漏水(50%~75%的消耗量)及全漏水的位置。 d.记录钻进中发生的钻具陷落、孔壁坍塌及严重掉块、涌砂、气体逸出及水色变化等异常观象;如遇承压自流水、地下热水,则应按有关规定要求观测和采水样。 14.1.5 成井工艺
14.1.5.1 冲孔换浆与下管:采用冲洗液进行正循环钻进的钻孔,完孔后应进行冲孔换浆, 方可下过滤管;泥浆压、反循环钻进之钻孔,应进行彻底的冲孔换浆;并按地质或物探测井 要求进行配管与下管。 14.1.5.2 填砾与止水
凡第四纪细颗粒松散含水层之水文地质普查钻孔、观测孔及第四纪含水层或第三纪疏松砂砾岩含水层之大比例尺水文地质勘探孔、探采结合孔、供水井均须填砾或下贴砾过滤管。进行分层抽水试验的钻孔应进行临时性的管内或管外止水。管外止水部位应选择在隔水性好、能准确分层、孔径规整部位或换径部位。止水后进行止水效果检查,并在抽水试验过程中仍应继续观测管外水位变化值,以校验止水效果是否稳定。否则,应采取补救措施或重新止水,直到符合要求为止。 14.1.5.3 洗孔与试抽
无论采用清水还是泥浆作冲洗液,凡正循环回转钻进之抽水试验钻孔或泥浆钻进之观测孔,均须进行彻底洗孔,泥浆护壁之反循环钻孔亦应进行洗孔。用活塞洗孔时,活塞的提拉,一般自下而上进行,每段提拉时间根据含水层岩性与水文地质条件而定,一般不小于0.5h。
凡泥浆钻进之抽水孔,在区域水文地质条件不了解时,应进行洗孔试抽对比,即洗孔试抽两次,每次试抽时间应不少于2h,在同一降深时,前后两次单位出水量变化不超过10%;且在试抽结束时,用含砂量计测定泥浆沉淀物≤0.1?,即可认为洗孔合格,否则,应重新洗孔和捞砂。在区域水文地质条件清楚的地区,当进行洗孔试抽之后出水量达到预计出水量要求或与附近水井出水量相一致时,可不进行洗孔试抽之对比。 采用提筒简易抽水试验的钻孔,应先将孔内液体全部排除后再灌注清水,采用活塞和提筒联合洗孔,洗孔时间应延长一倍以上。凡经洗孔发现无水的干孔,应在清除孔内液体后,至少观测孔内水位24h仍无水者,方可定为干孔,否则应观测静止水位与采取水样。 14.1.6 抽水试验
单孔或群孔曲水试验的降次、降深、稳定时间与水位、水量稳定标准以及观测项目、采取水样要求每除按地质规范或设计要求进行外,补充规定如下:
a.当单位出水量小于0.01L/s2m和含水层厚度小于2m以及特大出水量(指钻孔口径、抽水方法和结构安装合理时,出水量超出出水管最大出水量)的钻孔,可只作一次最大降深,稳定时间不少于8h(提筒简易抽水稳定时间为4h)。
b.静止水位与恢复水位的测定,对于补给条件差的钻孔,当4h内水位变化不超过5cm时即认为稳定;如超过48h的仍超过5cm的要求时,亦可停止观测。
c.抽水结束后,孔内沉淀物一般不得回填到含水层,对巨厚含水层,回填亦不得超过含水层厚度的10%。 14.1.7 固井与封孔
探采结合孔、供水井、长观孔,在下管填砾后即进行永久性的管外固井,也就是采用与封孔相同的办法对管外非含水层或非采水层全部进行回填封固。
钻孔验收后,水文地质钻孔一般应进行封孔。对于下列情况应用优质粘土回填捣实,必要时用水泥浆进行封孔:
a.有咸、淡水或水质不同的潜水、承压水钻孔。 b.穿过工业矿体及在开采矿区内施工的钻孔。
c.位于江、河、湖海防护堤附近的钻孔,位于重要建筑物地基附近的钻孔。 d.对土地耕作及道路安全有影响的钻孔。
e.非探采结合的承压自流水孔、热水孔、矿泉水孔。 14.1.8 原始记录与技术档案
水文地质钻孔统一按水文地质钻孔技术档案要求认真填写与归档。钻探班报表、钻孔各项原始记录及技术档案,应用钢笔填写,不得任意涂改或追记,做到及时真实、准确、整洁、齐全。 14.2 保证与提高工程质量的措施
14.2.1 保证与提高岩心采取率质量的措施
14.2.1.1 正循环回转钻进,回次进尺长度不得超过岩心管长度,即禁止超管钻进。当钻进取心困难的地层,除严格控制回次进尺长度和钻进时间外,还应控制钻进技术参数,必要时,还应用专用取心工具取心或配合物探测井。
14.2.1.2 取心与编录应遵循下列规定:
a.提钻取心时,要慢提轻放、细致小心;从岩心管内敲取岩心时,不得猛敲猛打。
b.取出的岩心,应按上下顺序排入,不得颠倒,并即时填写回次标签或在岩心上标明编号,及时编录、取样或装箱。
c.钻孔未经验收,岩心不得处理;所留缩样应保留至地质报告验收后,再作统一处理,特殊情况按地质设计要求办理。
14.2.2 保证与提高简易水文地质观测质量的措施
要根据地层岩性,合理采用冲洗液。对基岩钻孔,应采用清水钻进;对松散地层,可采用泥浆钻进;上部为松散层,下部为基岩的钻孔,如仅在松散层中进行抽水试验,则可全孔进行泥浆钻进;如需在基岩中进行抽水试验时,则在钻穿松散层、下管止水后,改用清水钻进。 14.2.3 预防钻孔弯曲的措施。
14.2.3.1 钻塔、钻机安装,要求周正、水平、稳固,保证天车、回转器、钻孔中心三点一线。
14.2.3.2 根据地质条件选择正常的钻进方法,确定不同岩层的钻进技术参数,在条件相同时,各项钻进技术参数应一致。
14.2.3.3 根据钻孔结构合理选择钻具结构。三牙轮钻头钻进要采用钻铤加压;用筒状钻具钻进要选择长、直筒状钻具。
14.2.3.4 钻进软硬互层的易孔斜地层、卵石层及破碎带地层,要求给进均匀,采取轻压慢转,同时要适当控制泵量。
14.2.3.5 回转器或转盘旷动和部位严重磨损的钻机不得使用,液压钻机的锁紧机构在给进中不得松动。 14.2.4 保证与提高成井工艺质量的措施
a.群孔和重要的水文地质钻孔,下管前一般应用物探测井,以指导过滤管的配置与下管,细颗粒松散地层除观测孔外一般不应下包网过滤管,以免影响出水量。除岩溶特别发育的地层外,禁止在同一含水层或试段中变径和下入导径过滤管。
b.填砾用的砾料,必须按本规程要求保证质量,填砾方法可根据地层岩性、孔壁稳定及冲孔换浆情况而定,一般以采用管外返水之开泵填砾法为好。
c.分层抽水必须在含水层组(段)准确划分的基础上进行,分层抽水的止水方法应根据止水部位的岩性和孔壁规整情况来选用。为确保止水效果,必要时应采用综合止水法。采用水压差法进行止水颜色果检查时,一般以采用提水降低管内水位进行止水效果检查为宜,以防止反向压力差的作用破坏止水效果。 d.应根据钻进冲洗液类型、地层岩性、水文地质条件及井管、过滤管的材质强度等确定洗井方法与洗井时间。泥浆钻进钻孔,当管材强度允许时,应采用活塞强力洗井法,根据钻孔性质与地层还可配合采用液态二氧化碳、焦磷酸钠等物理、化学洗井剂联合洗井法。但要注意在细颗粒松散地层采用活塞强力洗井的时间应短些,同时,液态二氧化碳洗井法一般不适用于这类地层。
e.洗井质量标准应以洗井试抽对比的单位出水量变化作为主要考核标准。凡在水文地质条件不清楚的地区采用泥浆钻进钻孔,必须乾地试抽对比来检查洗井是否合格。 14.2.5 保证与提高抽水试验质量的措施
a.根据钻孔性质与类型、静止水位、口径、试抽水量及水文地质条件等合理选择抽水设备和采用不同抽水方法与结构安装。凡大比例尺的水文地质勘探孔、供水井,应采用离心泵、深井泵或潜水泵抽水,一般不宜采用空压机抽水;出水量大于0.2L/s的钻孔,不得采用提桶进行简易抽水。
b.抽不试验的降深顺序,松散层应从小到大,基岩宜从大到小,承压水最大降深应尽可能降到含水层顶板。
c.抽水试验中应做好排水工作,对于潜水地层抽水孔,应将抽出的水排至抽水降落漏斗范围以外。 14.3 工程质量验收及评定 14.3.1 工程质量验收标准 14.3.1.1 优良孔
a.钻孔结构满足设计要求。
b.岩心采率或连续取心取样达到设计要求,无岩心间隔未超出要求;或取心困难的流沙层及巨厚卵砾石层经物探测井补救未影响地层岩性与层位的划分者。
c.成井工艺质量满足设计要求,即过滤管下置合理、应填砾已填砾,止水和洗井满足规定要求。 d.抽水试验之抽水量(Q或q)与动水位(S)关系曲线正常。
e.达到地质设计目的层和深度,按规定要求校正了孔深和测量了钻孔弯曲度且满足规定要求。 f.按规定要求进行了简易水文地质观测工作。
g.按规定要求进行了固井或封孔。
h.原始记录与钻孔技术档案整洁、真实、准确、齐全。 14.3.1.2 合格孔
凡未达到优良孔要求,但满足下述要求者,可评定为合格孔。
a.岩心采取率基本达到要求,含水层与非含水层的岩性、层位基本查清;咸淡水层的分界面划分准确;按设计要求采取了各种样品。
b.进行了抽水试验并基本取得了符合质量要求的水量、水位、水质资料者。
14.3.1.3 不合格孔:凡未达到合格要求的钻孔为不合格孔,应根据缺什么补什么的原则返工,如果返工后仍达不到设计要求者,可根据取得的资料多少和使用价值,予以部分报废(即报废部分孔段工作量)或全部报废。
14.3.2 工程质量评定
钻孔完工后,对单孔或群孔进行全面质量检查验收,根据上述工程质量标准,逐项进行检查与评定质量等级,并填写钻孔质量验收报告书。
探采结合孔和供水井的钻孔质量,可按合同要求或参照上述规定要求进行质量检查验收与评定。 15 施工安全的基本要求 15.1 安全防护规定
有关机台人员一般安全防护要求、机台安全防护和机台防火措施,可参照DZ/T 0017和岩心钻探规程及安全操作规程有关规定执行。 15.2 自然灾害防护
有关防风、防洪、防寒、防雷电以及高压线附近施工安全要求,可参照DZ/T 0017有关规定执行。 15.3 特殊地形施工安全要求
有关高山陡坡施工和滑坡、泥石流地区施工安全要求,可参照DZ/T 0017有关规定执行。 15.4 特殊作业安全规定 15.4.1 爆破作业安全规定
15.4.1.1 井下爆破作业须由受过爆破和安全训练,并取得合格证书的人员担任,非爆破人员不得随便接触或使用爆破器材。使用时严格遵守爆破作业安全操作规程。
15.4.1.2 爆破器材必须在即将使用之前,严格按使用数量,从专用仓库领出。炸药、雷管等危险器材必须由专人负责,分开运送及保管。
15.4.1.3 临时存放处应是防潮、防冻、防晒、防震、防电、防火等安全可靠的地方,并做好明显标志。 15.4.2 酸化洗井安全规定
15.4.2.1 进行酸化洗井的工作人员,必须佩带好防护用具。 15.4.2.2 灌酸容器应采用密封(严密)的酸罐。
15 4.2.3 压酸采用泥浆泵压注,压酸前应认真检修好泥浆泵和管路。
15.4.2.4 压酸前应先压入2~3m清水,检验水泵运转、上水情况及管路、钻具的通水是否正常。 15.4.2.5 压酸前应将钻机及钻机周围怕腐蚀的器具盖好或搬走。
15.4.2.6 向孔内送水正常后,可将水泵吸水管接在酸罐上,向孔内压酸,要连续一次将酸压完,然后送入清水,将泥浆泵、高压管路及钻杆内的酸液全部压出。
15.4.2.7 酸液中须加入防腐剂(甲醛),其加量为洗井液总重量约的0.5%。 15.5 机台、电、气焊工作安全规定 15.5.1 电焊工作安全规定
15.5.1.1 电焊设备的安装应符合下列要求:
a.设备应放在干燥、通风并有遮蔽的场所。外壳必须有可靠的接地保护;周围不得放置易燃、易爆等危险物品。裸露带电部分应装有安全保护罩,并设有单独的电源控制装置。 b.应检查电焊导线、焊钳是否绝缘良好。
3
c.电焊设备的安装、检查和修理工作必须在切断电源后进行。 15.5.1.2 电焊工作必须遵守下列规定:
a.电焊工作应由经技术考核合格的人员担任。 b.从事电焊工作时必须穿戴好劳动保护服装、鞋帽。
c.焊接时,操作人员身体不得接触焊接金属物;焊接物和导线同时接触同一水体时,不得进行焊接。 d.电焊和气焊不得同时在同一焊件上进行。 e.严禁在带有压力或装有危险品的容器上进行焊接。 f.焊机本身及其有关部件出现故障时,应及时排除、修理。 15.5.2 气焊工作安全规定
15.5.2.1 气焊工作应由经过专门训练,考核合格人员担任,并应严格遵守有关安全操作规程。
15.5.2.2 装有氧气的氧气瓶,装卸时应轻抬慢放,不得抬瓶嘴。运输时防止碰撞。氧气瓶不得暴晒或接近高温,应远离火源和易燃物品。
15.5.2.3 用完与未用完的氧气瓶,应分开存放。每瓶氧气不应全部用完,应使留下的氧气保持1~2个大气压,氧气瓶不准用火烤。
15.5.2.4 电石应装在密封的容器内,严禁与水接触。开启时,不得用铁器猛击。
15.5.2.5 乙炔发生器(或乙炔气瓶)、氧气瓶及焊接物间的距离至少为5m。氧气管和乙炔管不得互用。管与接头必须连接牢靠。
15.5.2.6 开启氧气瓶总气阀时,必须将氧气表的减压调整气门松开,慢慢开启,人应站在侧面,防止气表脱落伤人。
15.5.2.7 焊接人员作业时,必须穿戴好防护用具。
15.5.2.8 焊接器或切断器点火时,必须先开氧气阀,后开乙炔气阀,然后再点火调整火焰,熄灭时与此相反。
15.5.2.9 乙炔发生器必须配有回火防止器。乙炔发生器内的水应经常更换,焊接中乙炔发生器的套筒浮起时,不得用手直接去摇动。
15.5.2.10 暂停烧焊工作时,必须关闭乙炔发生器的气阀和氧气瓶总气阀。停止使用时,应将乙炔发生器上盖打开,取出电石。
15.5.2.11 气焊工作完毕,应立即将桶内残存乙炔气放净,并将水倒掉。桶内水结冻时,不准用火烤。 16 孔内事故的预防与处理 16.1 孔内事故预防的基本要求
16.1.1 施工前,应掌握施工地区地层、岩性、构造、稳定状况以及以往钻孔发生事故的经验教训,针对施工具体情况,制定预防措施。
16.1.2 操作人员必须严格履行岗位职责和遵守劳动纪律,认真执行钻探规程,坚持“预防为主”的方针。 16.1.3 钻具、管材使用要求
16.1.3.1 钻杆直径单边磨损2mm、均匀磨损3mm,每米弯曲超过3mm;岩心管磨损超过壁厚1/3,每米弯曲超过2mm、丝扣磨损严重的均不准下入孔内使用。
16.1.3.2 各种钻具、管材、接头、接箍的内径、外径、丝扣长度、锥度及钻杆加厚部分等技术要求均按GB 9808~9812的规定加工,并严格进行质量检验,不符合要求的不得使用。 16.1.4 钻进中的安全规定
16.1.4.1 钻进中遇有钻进回转吃力、动力机响声异常、泥浆泵泵压升高、孔口循环冲洗中断、钻具上提或下放遇阻、提钻后钻具有泥包现象等情况时应及时处理,不得凑合作业。
16.1.4.2 提下钻遇阻要进行扫孔,不准强拉、硬墩。钻进、扩孔、扫孔阻力过大时,不准强行开车。当发现卡钻、埋钻、烧钻等事故征兆时,应立即窜动或转动钻具,严禁关泵断水。
16.1.4.3 合金钻进不得使用钻粒卡取岩心。钻粒钻进换合金钻进时,要捞净孔内钻粒和岩粉;合金换钻粒钻进时,开始要用旧钻头、小钻粒,并减少投粒量和水量。
表22 常用冲洗液性能测试仪器与型号表
仪器名称 渗透恢复率测定仪 漏斗粘度测定仪 六速旋转粘度计 失水量测定仪 密度计 含砂量计 酸度计 固相含量测定仪 型 号 SHY-1型 1006型 ZNN型 ZNS型 1002型 ZNH型 25型 ZNG-1型 渗透恢复率 漏斗粘度 表观粘度,塑性粘度,动切力,静切力 失水量 密度 含砂量 PH值 固相含量 所测冲洗液性能参数 12.2.2.2 粘度、密度、含砂量、失水量、固相含量等的测试方法,可参照有关规程执行。 12.3 冲洗液的配制与管理 12.3.1 冲洗液的配制
12.3.1.1 根据岩层性质和施工条件进行室内小样试验,确定最优冲洗液配方。
12.3.1.2 根据钻探施工设计要求确定造浆材料的种类与用量。不得使用有毒的化学处理剂,常用化学处理剂的分类见表23。
12.3.1.3 选用的膨润土其造浆率不得低于12m3/t。优先选用钠质土或人工钠土(NV-1),不得使用劣质土。 12.3.1.4 通常用淡水配浆,有特殊要求时可用盐或海水,不得使用具有腐蚀性或受污染的水。 12.3.1.5 配浆程序:加水→加土→加分散剂→加化学处理剂。
12.3.1.6 用钙质膨润土配浆时应加碳酸钠或碳酸氢钠进行离子交换,预水化时间不少于12h。 12.3.1.7 各种化学处理剂必须经溶解或水解后使用。
12.3.1.8 冲洗液应用搅拌机或喷射设备配制,不得直接向钻孔内倒膨润土粉或其他化学处理剂。
表23 冲洗液处理剂选择表
分散剂 碱类:碳酸钠(Na2CO3)、碳酸氢钠(NaHCO3)、烧碱(NOaH) 磷酸盐类:六偏磷酸钠(Na5P6O18)、三聚磷酸钠(Na3P3O10)、焦磷酸钠 木质素磺酸盐类:铁硼木质素磺酸钠 稀释剂 丹宁、栲胶类:丹宁碱液(NaT)、栲胶碱液(NaK)、褐煤 腐植酸类:腐植酸钠(NaHm)、腐植酸钾(KHm)、磺化褐煤 纤维素类:低粘度CMC、中粘度CMC 降失剂 聚丙烯类:水解聚丙烯酰胺(HPAM)、水解聚丙烯脯(HPAN) 野生植物胶类:香叶粉、雷公高叶粉、植物胶、田菁粉 褐煤腐植酸类:腐植酸钠、腐植酸钾 增粘剂 纤维素类:高粘度CMC、痉乙基纤维素(HEC) 生物聚合物(XC)、(KP)共聚物 无机:石灰、石膏、氯化钙、食盐、铝酸钠等 絮凝剂(结构剂) 有机:聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯脯(PAN)醋酸乙烯、酯-顺丁、烯酸酐共聚物(BENAX) 发泡剂 无粘土相冲洗液材料 AND-1、DN-1、CDT-813 精粉(AR)胶、田菁粉、PW植物胶、SM植物胶 名称 密度,g/cm堵漏材料 3 白垩或方解石粉 2.7 加重材料 重晶石粉 4.2~4。5 磁铁矿粉 4.9~5。2 方铅矿粉 7.4~7。6 棉花籽壳粉、蛭石粉、核桃皮粉、珍珠岩粉、纤维蛇纹石粉、粘土、锯末、稻壳碎末、水泥 12.3.1.9 配制高密度冲洗液,基浆要有足够的悬浮能力,使制得的冲洗液密度略高于地层的压力梯度。 12.3.1.10 钻进漏失地层,根据冲洗液漏失量的大小选择堵漏材料的种类及加入的浓度。对严重漏失地层可将大粒径的和不同形状的堵漏材料混合使用。 12.3.2 冲洗液的管理
12.3.2.1 大队级单位应设泥浆实验室,建立三级管理机构,并配备相应人员和装备;机台应配备漏斗粘度计、失水量测试仪、密度计、含砂量测试杯和pH试纸等野外冲洗液性能测试工具,并设专人负责保管。 12.3.2.2 施工期间每个机台应设专人负责检测冲洗液性能,每钻进20m或4h检测一次。
12.3.2.3 根据钻孔的直径和深度,设置合理的冲洗液循环系统——循环槽、沉淀池、配浆池。每班应设专人负责清理循环系统的沉碴。
12.3.2.4 钻进过程中冲洗液因受浸污染而导致性能变坏时,应及时调整冲洗液性能。
12.3.2.5 深孔、大口径钻孔应配备泥浆净化除砂设备。采用振动筛、旋流除砂器等净化设备进行净化时,应注意如下事项:
a.净化设备安装固定要平稳。
b.开机前应空车运转,观察是否与方向标同向。砂浆泵在沉淀液池内要保持与液面垂直。 c.旋流除砂器运转正常后要调节其排砂嘴的口径,至正常为止。
d.净化设备在运转一定时间后,要检查各运动部件,发现部件损坏或严重磨损应及时更换。 12.3.2.6 应防止雨水和地面水浸入冲洗液,更不得随意加入清水。
12.3.2.7 造浆用的膨润土,化学处理剂及其他材料必须采取防雨、防潮措施,不得受潮结块影响使用质量。 13 成井工艺 13.1 井管
13.1.1 成井管柱结构:管柱应由井壁管、过滤管和沉淀管等三部分组成,相互相合和要求应符合以下各条规定。
13.1.1.1 井壁管内径应满足抽水设备的安装和正常抽水要求,若采用深井泵抽水时,安装泵管的井管内径应大于泵管外径约50mm。
13.1.1.2 过滤管安装长度:一般与含水层厚度大体一致,厚度超过30m时,可选用20~30m安装在主要含水层处;若含水层透水性很差时,可适当加长。观测孔采用2~3m即可。
13.1.1.3 沉淀管:应与相连的过滤管同径,安装长度一般为4~6m,底部应封闭,顶部在0.5m范围内应加工成过滤管结构,顶端内壁处加工成阻流座的内台阶,能使冲孔阻流塞坐落在此台阶上。若阻流座在底部时,沉淀管上部则不必加工成过滤管结构。
13.1.1.4 井管采用丝扣或电焊连接,若使用其他方法连接时,应保证接头不错动或渗漏。 井管连接成管柱后,轴心线应一致。
13.1.1.5 管柱底端和过滤管部位应装设扶正器,确保管柱处在井孔中心位置。 13.1.2 井管性能基本要求:
a.具有良好的强度,能承受地层和静水侧压力以及管柱自重产生的拉压力。 b.能抵抗井水腐蚀,有较好的防腐蚀性能。
c.无毒、无味,对井水不污染,能溶于水中的有害物质含量低于国家规定指标。 d.管身圆直,端口平整,连接牢固,密封良好,无渗漏、无残缺、无裂纹。
13.1.3 井管类型选择:应根据地层、钻孔类型、孔深、孔径、设备能力、水质和经济性等 参照表24选用。
表24 井壁管类型选择
井管类型 井 管 特 性 适 用 条 件 孔 深 水 质 铸铁井管 抗压、抗侧压强度较高,耐冲击、抗拉强度较低,有一定防腐蚀性能 抗拉、抗压、抗侧压抗弯强度高,有一定的抗腐蚀性能,成本较高 耐腐蚀性能良好,质量轻,有较高的强度,但成本较高 中深孔、浅孔 适于一般水质的水井中使用 钢质井管 深孔、中深孔 玻璃钢井管 中深孔、深孔 适于一般水质的水井和腐蚀性较大的水井中 聚氯乙烯井管 耐腐蚀性良好,质量轻,价格低,强度较(PVC) 低 浅孔、中深孔 13.1.4 过滤管类型选择:应根据含水层类型、水质和孔深,参照表25选用。
表25 过滤管类型选择
过滤管类型 过滤管特性 易于制造,适应性广,可根据水质选择缠丝的缠丝过滤管 材料和断面形状,具有一定的防腐蚀能力和较好的挡砂透水性能 滤缝为桥式结构,不易堵塞,透水性好,应根据水质选择骨架材料,有较好的防腐蚀性能 滤缝直接开在骨架管上,呈外窄内宽结构,不易堵塞,透水性好,有良好的防腐蚀性能,成本较低 用玻璃纤维交织缠绕成表面呈网状结构的过玻璃钢过滤管 滤管,有良好的防腐蚀性能,质量轻,强度较大 砾石和过滤管合为一体具有良好的挡砂、透水贴砾过滤管 性能,应根据含水层颗粒大小,选择相应的贴砾规格的过滤管 笼状过滤管 包网过滤管 裸眼过滤管 填砾和过滤管合为一体,具有良好的挡沙和透水性能 滤网孔眼容易堵塞,透水性能差 透水性能好,挡沙作用差 应根据水质选择骨架管可适用于各种水质的水井中,尤其适用于填砾困难的细粉砂含水层水井中 适用于粉细砂含水层和填砾困难的井中 用于不能填砾的中细粉沙含水层中 只适用于粗颗粒含水层和不含细粒的虺隙含水层水井中 与管外填砾配合,适用于第四纪和基岩含水层,尤其适用于腐蚀性较大的水井中 适用条件 与管外填砾配合,适用于第四纪和基岩含水层,若能按水质选择骨架管和缠丝材料,可用于各种水质水井中 与管外填砾配合,适用于第四纪含水层和基岩含水层,若能按水质选择骨架管,可用于各种水南水井中 桥式过滤管 聚氯乙烯(PVC) 过滤管 13.1.5 过滤管技术参数选择:
13.1.5.1 骨架孔隙率:根据骨架材质不同,一般要求为:铸铁管为18%~25%;无缝钢管为20%~30%;钢筋骨架40%~50%。
13.1.5.2 滤缝宽度:按管外填砾和管外不填砾两种类型,分别根据管外填砾的规格或含水层颗粒筛分数据确定,管外填砾的过滤管滤缝宽度(δ)等于填砾试样在筛分时能通过筛眼的颗粒,其累计重量占试样重量10%时的最大颗粒直径或筛眼直径;管外不填砾的过滤管滤缝宽度可参照表26选用。
表26 管外不填砾的过滤管滤缝宽度
含水层类型 过滤管类型 均匀的中粗砂 中 砂 粗 砂 非均匀的 包网过滤管 缠丝过滤管或其他缝式滤管 δ=(1。5~2)d50 δ= d40~d50 δ=(1~1。5)d50 δ= d30~d40 注:表中δ为滤缝宽度d30、d40、d50、为含水层试样,在筛分时能通过筛眼的颗粒,其累计重量占试样全 重分别为30%、40%、50%时的最大颗粒直径或筛眼直径。 13.1.6 过滤管使用要求
13.1.6.1 各种类型过滤管,其质量必须达到国标和行标的定型产品质量指标要求。
13.1.6.2 使用贴砾过滤管时,必须按13.4.1.2款规定,选用贴砾规格,使其与含水层的粒度相适应。 13.1.6.3 缠丝过滤管的缠丝必须焊牢,不得有错动;管的两端紧靠缠丝处必须焊有挡圈。
13.1.6.4 笼状过滤管的笼内砾石,其规格必须符合13.4.1.2款规定;每节骨架管的上端,必须留有一定长度不开进水眼的实管。
13.2 成孔后冲孔、排渣、换浆与探孔
13.2.1 下管前的冲孔、排渣、换浆与探孔要求:
a.应将冲孔钻杆下放到孔底,用大泵量冲孔排碴,待孔内岩碴排净后,将孔内冲洗液的粘度降低至18~20s;密度降低到1.1~1.15g/cm3。
b.若含水层护壁泥皮过厚时,可先用环状钢丝刷在含水层孔壁处上下提拉破坏孔壁泥皮后,再按上述要求进行冲孔、排渣、换浆。
c.冲孔、排渣、换浆结束后,在下管前应进行探孔,所用探孔器直径比孔径小50~80mm,长度为1.5~2.5m。经探孔确认钻孔圆直、畅通无阻后,才可下管。
13.2.2 下管后填砾前的冲孔排渣换浆:应采用管底外返水冲洗的方法进行,冲孔钻杆下端应带阻流塞,并使其坐落在沉淀管内的阻流座上,使冲孔液在过滤管以下流出管外冲洗钻孔,岩粉排净后,将孔内泥浆粘度降低至16~18s,密度调至1.03~1.1g/cm3。 13.3 下管
13.3.1 下管准备和基本要求:
13.3.1.1 下管前应校正孔深,确定下管深度、过滤管长度和安装位置,按下管先后次序将井管逐根丈量、排列、编号、试扣,确保下管深度和过滤管安装位置准确无误。
13.3.1.2 对井管逐根检查,不符合质量要求者不得下入孔内,过滤管的缠绕丝有错动者应进行修理使符合要求。
13.3.1.3 对下管设备和工具进行检查,不符合安全要求者不准使用。
13.3.1.4 下管作业应统一指挥,互相配合,操作要稳要准,井管下放速度不宜太快,中途遇阻时不准猛墩硬提,可适当地上下提动和缓慢地转动井管,仍下不去时,应将井管提出,扫除孔内障碍后再下。 13.3.1.5 下管期间应保持孔内液面到达孔口,若有下降应及时灌满。 13.3.1.6 井管下完后,要用升降机将管柱吊直,并在孔口将其扶正、固定。 13.3.2 下管方法选择
应根据下管深度,设备能力以及井管强度和连接方式等条件确定,可参照表27选用。 13.3.3 下管工艺和操作要求
13.3.3.1 螺纹连接的井管,丝扣要涂油,连接螺纹要上满拧紧,若螺纹配合不好,丝扣上歪或丝扣损坏时,不得勉强紧扣,要卸开重上或更换。
13.3.3.2 电焊连接的井管,其两端应车平,并将一端倒角,焊接时,管口内外壁要对平、焊正、焊牢,必要时应采用拉力筋加固。
表27 下管方法选择
下 管 方 法 适 用 条 件 井管连接方式 悬吊下管法 丝扣或电焊连接管 浮力下管法 井管总重量 小于下管设备的安全负荷和小于井管的抗拉强度时采用 大于下管设备的安全负荷或大于井管的抗拉强度时采用 兜底下管法 非丝扣或电焊连接的井管 小于下管设备的安全负荷和井管的抗压强度及大于井管的抗拉强度时采用 大于下管设备的安全负荷时;或采用浮力塞后有效重量大于井管抗拉强度时 二次或多次下管法 非丝扣或电焊连接管或丝扣连接管 13.3.3.3 浮力塞下管要求:
a.浮力塞的安装位置要进行计算确定,必须保证管柱在孔内经浮力减重后的余重小于下管设备的安全负荷和井管的抗拉强度。
b.浮力塞在使用前必须进行密封性能试验,8h内无渗漏者才准入孔使用。 c.浮力塞的解脱结构,在入孔使用前必须进行检验,确保下管后能安全解脱。
d.井管下到底后,要在浮力塞以上的井管内注满清水,才准将浮力塞解脱,井管未下到底,不准解脱浮力塞。
13.3.3.4 兜底下管要求:
a.下管所用的钻杆(包括二次或多次下管法)、钢丝绳的解脱机构必须安全可靠,使用前要进行检查,确保下管后能安全解脱。
b.下管所用底托盘(包括二次或多次下管法),必须设计有外返水冲孔结构,保证下管后冲孔时,能使冲洗液从底托盘处返出井管外冲洗钻孔。
c.使用钢丝绳下管时,各主绳的放绳速度应一致,脱钩绳的放绳速度比主绳快一些,不得让脱钩绳拉紧。
d.使用钻杆兜底下管(包括二次或多次下管法)时,钻杆丝扣要上满上紧,下管过程中不得反向转动钻杆。
e.井管下完后要先填砾后解脱,未填砾不准将钻杆或钢丝绳解脱。 13.3.3.5 二次或多次下管法下管要求:
a.两级管柱在孔内对接处,应选择在地层完整、孔壁稳定的孔段,以保证管柱在孔内顺利对接。 b.第一级下管长度要比第二级下管长度至少长10m,确保第二级下管时底部仍留在第一级管柱内,作为两级井管在孔内对接时导向。
c.第一级管柱顶端管口处,必须带防砾罩,罩高为0.3~0.5m,在罩以上0.1~0.2m处的钻杆上,应固定限位夹板。
d.距第一级管柱顶端1~2m处应装有扶正器,便于第二级管柱与其对接。
e.第一级管柱下完后,应在该井段内先冲孔、填砾;填砾时要将管柱吊直,使井管处于井孔中心,而后进行第二级下管。
f.第二级管柱下至接近第一级管柱管口处时,要慢下轻放,小心套接。 13.4 填砾
13.4.1 砾料质量和填砾参数选择
13.4.1.1 砾料应选择质地坚硬、密度大、浑圆度好的石英砾为宜,易溶于盐酸和含铁、锰的砾石以及片状或多棱角碎石,不宜用作砾料。
13.4.1.2 砾料的砾径,应根据含水层颗粒筛分数据确定,可参照表28选用。 13.4.1.3 填砾的厚度,应根据含水层颗粒大小和钻孔类型确定,可参照表29选用。
表28 填砾的砾径选择
含水层类型 砂土类含水层 碎石土类含水层
η1<10 砾径(D)的尺寸 砾料的η2要求 d20<mm D50=(6~8)d20mm η2<10 d20 ≥2mm D=10~20mm D50=(6~8)d50mm 注:①表中η1为含水层的、η2为砾料的不均匀系数。 即:η1=d60/d10;η2=D60/D10;
②d10,d20,d50,d60和D10,D50,D60分别为含水层试样和砾料试样,各在筛分中能通过筛眼的颗粒,其累 计重量占筛样全重分别为10%,20%,50%,60%时的筛眼直径。
表29 填砾厚度要求
含水层类型 钻孔类型 填砾厚度 mm 粗砂、砾石含水层 勘探孔 50~75 供水孔 75~100 中、细、粉砂含水层 勘探孔 75~100 供水孔 100~150 13.4.1.4 填砾的高度:不大小于含水层厚度的120~130%,若隔水层较薄且距含水层较近时,可填至隔水层顶板处。
13.4.2 填砾准备和基本要求:
13.4.2.1 认真检查砾料的质量和规格,不符合要求的砾料不准填入孔内,含泥土杂质较多的砾料,要用水冲洗干净后才准使用。
13.4.2.2 丈量现场储备的砾料,计算数量是否够用,备料必须充足。 13.4.2.3 填砾应从孔口井管四周均匀填入,不得只从单一的方位填入。
13.4.2.4 填砾中要定时探测孔内填砾面位置,若发现堵塞时,要采取措施消除后再填。
13.4.2.5 砾料填至预定位置后,在进行止水或管外封闭前,应再次测定填砾面位置,若有下沉,应补填至预定位置。
13.4.3 各种填砾方法要求
13.4.3.1 采用开泵正循环冲洗填砾法填砾时,应始终保持正循环冲洗,不得间断,不准停泵。
13.4.3.2 采用无泵填砾法填砾时,孔内液体应始终保持从管口溢出,若溢流中断,是填砾中途堵塞的征兆,应采取措施,使管口恢复溢流后再填。
13.4.3.3 采用空压机反循环冲洗填砾法填砾时,孔口应与水源连通,始终保持冲洗液满孔循环,不得间断。此法能防止砾石中途堵塞和孔内分选,但又适用于孔壁稳定的钻孔,不适用于松散易塌地层。 13.5 止水和封闭 13.5.1 止水材料选择
13.5.1.1 止水材料必须具备隔水性好、无毒、无溴、无污染水质等条件。 13.5.1.2 永久性止水材料,可选用:
a.粘土:应制成粘土球,球径20~40mm,用前制好凉干,达到表面稍干,内部湿润柔软为宜。 b.水泥:一般选用325号以上普通硅酸盐水泥或硫铝酸盐地勘水泥。 13.5.1.3 临时性止水材料,可选用:
a.海带:用前浸湿凉干,编成辫带状缠绕在止水管上,下入钻孔变径处止水(也可在海带上部辅以粘土球止水)。止水时,海带止水物在孔内被压缩后的有效高度不得小于0.3~0.5m。
b.橡胶:用前制成胶球、胶圈、胶囊等装在各种止水器具上,配合充水、充气压缩,使橡胶止水物径向膨胀止水。 13.5.2 止水要求
13.5.2.1 勘探抽水试验孔和观测孔,要求对非试验含水层(组)进行临时性止水。供水井和探采结合孔,要求对不良含水层、不开采的含水层和地表水进行永久性止水。
13.5.2.2 止水部位:应选择在良好隔水层处,隔水层厚度不应小于5~10m,并要根据岩心和电测井资料,准确掌握隔水层的位置、厚度,有条件时宜测定止水部位的孔径。
13.5.2.3 止水部位以上的井管,不得有渗漏,否则在止水位置以上孔段,应全部采用粘土或水泥浆围填、封闭。
13.5.2.4 永久性止水:应采用优质粘土球或水泥浆进行管外隔离式或封闭式止水。若采用分段隔离止水时,在各分隔段部位的止水物厚度不得小10m,若采用封闭含水层止水时,止水物应超过被封闭的含水层顶、底板各5m。
13.5.2.5 采用粘土球止水时,粘土球应从孔口井管四周均匀缓慢地投入孔内,不准只从单一的方位投水时,在各分隔段部位的止水物厚度不得小于10m,若采用封闭含水层止水时,止水物应超过被封闭的含水层顶、底板各5m。
13.5.2.6 采用支撑式、提拉式、或胶囊式充气、充水式止水器止水时,用前应对其密封和止水性能进行检验,确认其性能可靠后方可入孔使用。
13.5.2.7 下止水器前,应先进行探孔,确认无障碍时才可下入,中途遇阻时,不准强行下入,应提出止水器,排除孔内障碍后再下。 13.5.3 封闭要求
13.5.3.1 供水井和探采结合孔,在孔口管周围,应采用粘土球或水泥浆进行围填、封闭,厚度为5~10m。 13.5.3.2 填砾孔在非含水层和不要求填砾的孔段,应采用稍大规格的砾石或亚粘土围填封固。
13.5.3.3 高承压水井,要求在高压含水层上部不透水层处的井管外壁上焊圆形托盘,并在托盘上帮扎棕头2~3道,然后在上面投入粘土球或灌入水泥浆,进行永久性封闭,封闭厚度不小于10m。 13.5.4 止水效果检验:钻孔止水后,应进行止水效果检验,可采用下列方法进行。
13.5.4.1 水位压差法检验:测定止水后井管内外的水位,采用注水或抽水的方法造成井管内、外的水位差,并使其差值达到10m或抽水试验时的最大降深值时,稳定半小时,若水位波动幅度不超过0.1m者,则止水有效。
13.5.4.2 泵压法检验:将止水管口密封,用水泵往管内送水,使水泵压力达到止水段在试验期内可能受到的最大压力值时,稳定半小时,若耗水量不超过1.5L者,则止水有效。
13.5.4.3 食盐扩散法检验:先测定井水的电阻率,再用浓度为5%的食盐溶液倒入止水管与钻孔之间的环状间隙内,2h后测定止水管内液体的电阻率,若与未倒入食盐溶液前测得的井水电阻率基本相同时,则止水有效。 13.6 洗井
13.6.1 洗井方法选择:应根据含水层类型确定洗井方法,在同一钻孔中,宜采用多种方法联合洗井,可参照表30选用。
表30 洗井方法选择
含水层类型 洗 井 方 法 a. 焦磷酸钠(或其他磷酸盐)洗井 第四纪含水层 b. 活塞洗井(或液态二氧化碳洗井) c.空压机洗井、排渣 a.活塞洗井 基岩下管含水层 b.液态二氧化碳洗井 c.空压机震荡,大降深连续抽水洗井、排渣 a.盐酸洗井 碳酸盐基岩含水层 b.液态二氧化碳压酸洗井 c.空压机洗井、排渣 基岩裸井含水层 a.爆破扩裂洗井 b.液态二氧化碳洗井 c.空压机震荡,大降深连续抽水洗井、排渣 13.6.2 活塞洗井工艺操作要求:
13.6.2.1 活塞胶皮外径应与井管内径一致或稍大,洗井过程中要定时检查,已磨损的胶皮外径小于井管内径4mm者,应及时更换。
13.6.2.2 使用外包胶皮的木制活塞时,木制体在使用前必须在水中浸泡24h以上才准入井使用,木制体入井时外径应比井管内径小20~30mm;使用钢板法兰盘夹胶皮活塞时,法兰盘外径应比井管内径小30~50mm。 13.6.2.3 可以用钻杆连接活塞,开泵水冲拉洗或用空压机送风抽水提拉活塞洗井,也可以采用钢丝绳连接活塞,大行程干拉洗井,提拉时速度应适当,一般以0.5~1m/s为宜。 13.6.2.4 洗井过程中,活塞不得在孔内停入,不准将活塞下放到沉淀管中。 13.6.2.5 低强度、连接不牢的井管,不宜使用活塞洗井。 13.6.3 焦磷酸钠(含其他磷酸盐)洗井工艺操作要求 13.6.3.1 焦磷酸钠洗井液配制参数选择: a.焦磷酸钠洗井液重量浓度:0.6%~0.8%。 b.孔内泥浆pH值:6~7。
c.洗井液注入孔内后静待反应时间:4~8h。
13.6.3.2 洗井液灌注方法:洗井液应在填砾末期灌入,当砾料填至最上部含水层顶部位置时,即可将泥浆泵的吸水管改放入已配制好的焦磷酸钠洗井液池内,利用填砾时冲孔的全套设备和方法,将洗井液通过钻杆,从沉淀管顶部过滤管结构处返出井管外,注入含水层填砾孔段内,按计算将管外需灌量全部灌完,将钻杆上提0.3~0.5m,使阻流塞离开底座,洗井
液即可直接灌入井管内,待灌完后,改用清水将钻杆柱内的洗井液顶出,即可关泵,再用升降机将钻杆上下串动,将井内洗井液搅拌均匀并使其渗入含水层中,即可静待反应。 13.6.4 盐酸洗井工艺操作要求
13.6.4.1 洗井液用量应根据含水层厚度、孔隙度、钻孔直径和酸化处理半径等因素计算确定,配置时应符合下列规定:
a.洗井液酸浓度(重量百分数)为10%~31%。 b.添加剂用量(盐酸重量百分数): 防腐剂(一般用甲醛)为0.5%;
稳定剂:用醋酸时为2%,柠檬酸为0.2%; 表面活性剂(一般用松节油、洒精)为0.2%~3%。
c.配制操作程序:应先将各种添加剂放入浓盐酸中,然后再将浓盐酸倒入配制需用的清水中,严禁将清水倒入浓盐酸中。
13.6.4.2 洗井液注入井内后静待反应时间为4~24h,酸液浓度小时用大值,浓度大用小值。 13.6.4.3 洗井液灌注方法和操作要求
a.将灌酸钻杆下至含水层底部,并要求在钻杆外壁上相当于含水层顶板处,用阻酸塞将钻杆与孔壁(或管壁)间的环空间隙封闭,以阻止酸液上行,迫使其注入含水层孔隙内,待洗井液全部灌完后,用清水将钻杆柱内的酸液顶出,即可停泵,保持灌酸压力至反应时间结束。填砾孔的灌酸方法与焦磷酸钠洗井液灌注方法相同。
b.采用液态二氧化碳配合压酸洗井时,当盐酸洗井液灌完后,即可灌入液态二氧化碳,灌入部位宜在含水层顶板1~5m处,第一次灌入量不宜太多,不能让其选成井喷,待配化反应时间结束后,再灌入足够的二氧化碳,造成井喷。
13.6.5 液态二氧化碳洗井工艺操作要求 13.6.5.1 洗井器具安装要求:
a.液瓶、输液管汇和管道、控制阀、安全阀、压力表等,要求密封性能良好,不得泄漏;耐压强度不得小于10MPa。
b.液瓶应安设在距井口20~30m处,洗井时,液瓶应倒放并将瓶的底端垫高,使瓶身倾斜20°~30°。 13.6.5.2 二氧化碳用量:一般浅孔用10~20瓶,中深孔用20~30瓶,深孔用30~40瓶,允许根据孔径和含水层被堵塞程度适当增减。 13.6.5.3 洗井工艺、操作要求:
a.输液管应下至含水层中部,洗井时,应先将输液管道和管汇的阀门打开,然后再开瓶阀,待井喷后即可将瓶阀关闭,至井口停喷并待孔内水位上升一定高度时,再将瓶阀打开,再次造成井喷,连续数次,直至洗好为止。
b.洗井结束或洗井过程中管道堵塞,要拆除洗井设备时,应先将瓶阀关闭,并把管汇和管道的泄气阀打开,将管道内的余气放尽后,才可拆除设备。 13.6.6 空压机洗井工艺操作要求
13.6.6.1 采用震荡法洗井时,风管混合器应直接下入至过滤管中部,并专人控制送风阀门,将风压蹩至设备额定最高值时,突然开放送风阀门,使压缩空气以最大的速度和压力在过滤管部位进行有效的震荡洗井,每隔一定时间蹩压一次,至洗好为止。
13.6.6.2 用空压机排渣洗井时,出水管应下至过滤管的下部,出水管的外径与井管内径差一般不应小于29~40mm,风管沉没比不小于50%,并以最大的降深和最大的水量抽水洗井。
13.6.6.3 井内水位过深时,可下入两套不同深度的风管,用两台空压机进行接力洗井法洗井。 13.6.7 孔内爆破扩裂洗井工艺要求:
13.6.7.1 爆破孔段应选择在主要含水层部位,每个爆破器材的爆破影响范围,可按爆破器边界上、下各延伸6个爆破半径计算,孔内安装爆破器的间距:大爆破器3~15m,中爆破器7~10m,小爆破器3~5m;爆破器距最下一节井管至少15m。
13.6.7.2 爆破器的选择等可按11.6节的规定执行。 13.7 抽水试验 13.7.1 基本要求
13.7.1.1 抽水试验应在洗井质量达到要求后进行,抽水时,抽水落程安排、抽水稳定时间、抽水观察资料等,应根据钻孔类型,分别按各类水文地质规范执行。 13.7.1.2 水量观测器具选择和要求:
a.水量小于0.2L/s者可用量桶测量,大于0.2L/s者应采用堰箱或孔板注量计测量,高压自流水用喷水管喷发高度测量法测量。
b.三角堰箱结构要求:三角堰口应开成60°,堰口旁设垂直刻度标尺,其零点应与堰口最低点对正,堰板刃口厚度不得超过1mm,刃口坡面应地水流跌落的方向;堰箱内要设挡水板;抽水时,堰口最低点距溢水跌落面的距离应大于20mm。
13.7.1.3 抽水时,排水渠道应畅通无阻,不得渗漏。
13.7.1.4 在抽水时,试验稳定时间内,不得任意改变抽水设备的转速、风压、风量。
13.7.1.5 抽水试验期间,出现水位、水量突然变化、水质变浑时,要立即查明原因和详细记录,并采取措施使恢复正常后再继续抽水。
13.7.1.6 在抽水期间内,沉淀物不得淤至过滤管内,探采孔和供水孔抽水结束后,要将井管内的沉淀物排净。
13.7.1.7 抽水试验时,应在现场及时绘制钻孔涌水量(Q)和水位降深(S)关系曲线,以鉴别抽水试验曲线是否正确。
13.7.2 空压机抽水试验工艺要求
13.7.2.1 孔内管材安装结构选择:在常规钻孔中,宜采用同心式安装结构,在大口径孔中可采用并列式或同心式结构安装。
13.7.2.2 采用同心式结构时,抽水管材级配和下入深度要求:
a.出水管:管径应与出水量适应,并要求与井管保持一定的直径差,在常规口径钻孔中,其直径差不小于29mm,在大口径孔中不大小40mm;下入深度应超过混合器3~5m;
b.测水位管:管径应满足下入测量器具要求,下入深度应超过混合器5m;岩溶裂隙地区,应超过出水管8~10m为宜;
c.风管:风管底端应带混合器,管径应与井管直径、风量大小相适应,在常规口径钻孔中为ф20~ф30mm,在大口径孔中为ф30~ф75mm,下入深度应满足混合器沉没比达到50%~60%要求,可按式(6)计算确定:
a=(H-h)/H22222222(6)
式中:a——混合器沉没比(50~60%); H——混合器距出水口距离,m; h——动水位距出水口距离,m。
d.混合器结构要求:混合器全长为1.5~2m,底端封闭,四周开喷气孔,气孔直径为4~5mm,沿轴向按上稀下密,沿径向均匀分布,气孔总面积为风管截面积的2~4倍。 13.7.2.3 抽水时,出水管顶端应装有气水分离器。
13.7.2.4 下风管、测水位管、出水管时,丝扣连接处理缠棉线涂铅油,丝扣要上满上紧, 不得漏气、漏水。 14 工程质量
14.1 工程质量基本要求 14.1.1 钻孔直径
以满足水文地质试验和供水井抽水要求为原则,根据钻孔类型、水文地质条件、预计水量、钻进方法与工艺、含水层岩性、填砾要求、过滤管类型及孔深等因素综合确定。须填砾的钻孔,必须满足填砾厚度和下入过滤管口径的要求。不填砾的钻孔,一般以下入过滤管口径为准;但在易缩径地层施工的勘探孔口径,还应考虑过滤管起拔等因素。
浅孔及小于200m的孔,钻孔直径或过滤管直径一般可按表31确定。大于200m的孔或特大水量及有特殊要求的抽水试验钻孔,则根据单孔设计的要求确定。 14.1.2 岩土心(样)采取率
a.水文地质普查、勘探孔(含探采结合孔):
采用回转正循环钻进法取心时,粘性土和完整基岩平均采取率应大于70%,单层不少于60%;砂性土、疏松砂砾岩、基岩强烈风化带、破碎带平均采取率应大于40%,单层不少于30%。无岩心间隔,一般不超过3m。对取心特别困难的巨厚(大于30m)卵砾石层、流沙层、溶洞充填物和基岩强烈风化带、破碎带,无岩心间隔,一般不超过5m,个别不超过8m。当采用物探测井验证时,采取率可以放宽。采取率的计算应以实际钻进岩层为准,无充填的溶洞、废矿坑及允许不取心孔段的进尺,不准参与计算;凡从取粉管内捞取的岩粉,不得放入岩心内计算。
表31 钻孔直径或过滤管直径表
岩层, 孔 深 钻孔 类型 水文地质普查、勘探孔 探采结合孔、供水井 观测孔、地质孔 ≥140(146) ≥168 ≥89 114(127) ≥140(146) ≥140(150) ≥120(130) ≤50 50~100 100~200 ≤100 >100 松散层(过滤管直径) 基岩(孔径) ≥140(150) ≥91