机井工程专项施工方案.docx

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机井工程专项施工方案

焦东矿采煤沉陷区牛庄北部废弃矿山地质环境治理工程施工项目

水

井

工

程

施

工

方

案

一、水井工程概况

根据《焦作市牛庄北部废弃矿山地质环境治理区供水井位（地球物理）勘探报告》的结论与建议，并结合当地实际情况，机井位置坐标为X3905689，Y432105。

水井的施工顺序流程为场地平整－设备安装－开孔钻进－冲孔换浆－下管－投砾－止水－固井－洗井－抽水试验－取样－水位恢复。

水井施工必须由具有相应资质等级的凿井队完成，应符合《机井技术规范》SL256一2000的要求。

钻进过程中，应及时采样并做好地层编录工作，停钻期间，应将钻具提至安全孔段位置并定时循环或搅动孔内泥浆，泥浆漏失必须随时补充。

下井管前，应校正孔径、孔深、物探测井。

冲洗介质，应根据水文地质条件和施工情况等合理选用，一般在黏土或稳定地层，采用清水；在松散、破碎地层，采用泥浆钻进。

水井施工技术要求：

水井施工采用的钻进设备和工艺，应根据地层岩性、水文地质条件等因素选择。

井身应圆正、垂直。

钻进的护壁方法应根据地层岩性、钻进方法和施工用水情况而定。

冲洗介质应根据地层岩性、钻进方法和施工条件选择水、泥浆、空气或泡沫等。

井管安装前，应做好配管、质量检查、探井等准备工作，下管方法根据管材强度、下置深度和起重设备能力等因素选定。

下置井管时，井管必须直立于井口中心，上端口应保持水平。

洗井必须及时进行。

抽水试验结束前，应根据水的用途采集水样进行检验。

工作区变压器的安装和线路的连接邀请电力部门的专业技术人员参加，不违章操作，做好安全工作。

二、钻进工程施工

1、机井位置的布测

井位布测严格按照规划图所标的座标位置进行放线定位，放线仪器采用高精度全站仪，由测量工程师组成测量组统一放线。

经过校核无误后再报请监理工程师验收。

2、成孔技术方法

根据钻机性能和地层条件，拟采用φ500mm钻头，无芯钻进至设计深度（60m）。

其钻进成孔技术方法如下：

（1）根据地层情况合理掌握钻进参数，禁止盲目加压。

钻压不得超过钻具重量的80%，不超过第一次弯曲的临界压力值。

（2）精心操作，送钻均匀，操作者应注意观察钻压仪，避免钻压忽大忽小和人为的间断加压。

（3）钻进过程中操作者应注意观察下列情况：

钻压仪和泵压表；进尺快慢是否正常：

是否跳钻、蹩车、蹩泵；泥浆排量和砂土上返情况；泥浆性能变化和消耗渗漏情况；转盘运转和扭矩大小变化情况；电机运转声音、电流大小、皮带跳动情况；设备运转是否正常。

发现异常情况应立即上提钻具并及时采取相应措施。

（4）禁止加压启动转盘，以避免损坏钻头和扭断钻具等事故发生。

（5）任何情况下钻具都不得在孔内静置，因故停止钻进时应指派专人活动钻具，上下活动钻具高度应大于2米，并且原悬重不变，回转钻具不超过10圈。

（6）控制提下钻速度，在砂层、砂砾层孔段避免长时间冲孔。

（7）上下提钻遇阻时不得强拉硬墩，应开泵疏孔消除阻卡现象。

（8）坚持回灌钻孔，任何情况下都要保持泥浆充满钻孔，保持孔内静压，防止孔壁坍塌。

（9）钻进过程中要始终保持泥浆性能达到设计要求，保持足够的泵压泵量，保证冲孔彻底干净。

（10）每打一单根要疏孔1—2次，冲孔5—15分钟。

（11）做好钻头入孔前和起钻后的检查工作，钻头入孔前应仔细检查丝扣、通水孔、翼齿，发现问题不得下入孔内。

（12）认真检查钻具，凡弯曲、偏磨、丝扣不好、水路堵塞、有伤和焊有异物的钻杆不得入孔。

（13）下钻时应清洗丝扣，涂丝扣油，并用足够的上扣力矩扭紧钻具。

尤其钻铤必须将丝扣清洗干净，涂丝扣油并扭紧。

（14）进尺较快时或每进尺10m左右，作短程起钻一次。

（15）现场必须备好打捞工具，保证能够随时下钻进行打捞。

（16）严格执行交接班制度，钻具组合、机上余尺、钻进参数、钻头运转时间、孔内情况、设备运转情况、进尺快慢以及施工的所有情况都应交接清楚。

（17）进入取水层段应做好岩样捞取和钻探判层工作，做好钻进记录和简易水文观测记录，并及时向监理工程师通报。

（18）遵守钻探安全操作规程，不得违章作业。

三、泥浆工艺

1、泥浆性能指标设计

比重：

1.10—1.15粘度：

20—22S

失水量：

小于20ml/30min含砂量：

小于8%

PH值：

8—9胶体率：

大于97%

2、泥浆配制

开钻前配制10—15m3泥浆。

将粘土和清水搅拌，加入纯碱（纯碱加量为粘土粉重量的4%左右）搅拌成泥浆，之后再加入适量CMC控制失水，使泥浆性能达到设计要求。

通常使用的泥浆处理剂和加量：

CMC：

0.1—0.2%，烧碱：

0.1%左右。

钻进中利用地层自然造浆，加清水及处理剂进行调整。

3、泥浆的日常维护与管理

（1）每班测量2次泥浆性能，并做好记录。

（2）发现泥浆性能变坏时应及时进行调整，避免泥浆性能时好时坏大起大落。

（3）日常维护处理均应在钻进过程中在循环槽内进行，缓慢加入清水和处理溶液，边循环边调整泥浆性能，以保证地表和孔内泥浆同步调整。

（4）勤维护处理、勤捞渣、定期清理沉淀池，保持泥浆性能稳定。

当泥浆固相含量升高时，应及时开动振动筛。

（5）钻进过程中泥浆急剧稠化，应及时排除部分稠浆，再加清水和处理剂进行调整。

进入取水段后严格控制泥浆比重小于1.15，以减小泥浆对含水层的封闭侵害。

（6）机台应建立健全泥浆管理组织和规章制度，泥浆处理剂、测试仪器和有关设备的使用保管维护工作应指定专人负责。

四、防止孔斜措施

1、钻机安装前做好场地平整，夯实塔脚，重点受力部位要用砼加固处理。

场地四周挖好排水沟。

2、钻机安装要求作到三点一线（即天车、立轴、孔口），保持垂直。

3、钻进过程中，地层变化及时调整钻进参数。

尤其是地层由软变硬时，要轻压慢转，待进1—2m后，再使用正常参数钻进。

4、禁止使用弯曲的钻具。

5、达到设计孔深时，进行孔斜测量，采用JXY—2型测斜仪测斜。

若发生超差现象应采用定向钻孔纠斜。

五、成井工艺

1、物探测井：

采用SJJ—3A激发电位仪进行物探测井，该设备是目前国内较先进的测井仪器，微机处理数据，液晶显示。

所测的曲线有：

自然电位曲线，电阻率曲线，根据水电部《水文地质、工程地质物探规程》[SLT7--82]划分含隔水层，配合钻探取芯，能够准确确定含水层顶、底板和含水层厚度。

2、保证井管上下垂直的技术手段：

井管对接时，保证两井管中心线在一条直线上，下管时采用两个方向吊线使井管自然垂直，为了保证井管与孔壁之间的距离匀称，沿井管每隔10—15m安装一组扶正器，确保井管居中。

3、成井工艺流程

钻井结束→冲孔排渣、调整泥浆性能→物探测井→确定成井方案→疏孔→破壁→下管前冲孔排渣、调整泥浆性能→下管准备→下管→下管后冲孔换浆→填砾→止水→固井→洗井→试抽→抽水试验。

4、调整泥浆与物探测井

钻井至设计井深后即应立即冲孔排渣，待孔内钻渣彻底排净后，再逐渐调整泥浆性能达到如下要求：

比重：

小于1.13粘度：

19—20S

失水：

小于20ML/30min含砂量：

小于4%

泥浆性能达到要求后循环30分钟后方可起钻，进行物探测井。

起钻时校正孔深并做好记录。

起钻时若发现遇阻现象，应开泵疏孔直至畅通无阻。

5、疏孔与破壁

（1）物探测井结束后即可下钻疏孔。

采用疏孔器加原钻具进行疏孔到孔底。

疏孔器长度不小于8m。

疏孔时若发现阻力大于20KN则应开泵转动，直至畅通无阻。

（2）疏孔结束后下破壁钻头，破壁钻头长度应大于5米，破壁钻头钢丝外伸长度比使用的原钻头直径大10—20mm。

破壁段从止水位置到孔底。

破壁程度控制在每单根反复刷2次。

破壁速度控制在25m/h左右。

（3）破壁时必须开泵并回转钻具，破壁结束后起钻时应再次校正孔深。

6、下管前冲孔排渣、调浆

破壁至孔底后先行冲孔排渣，待孔内渣子彻底排净后再调整泥浆性能，渣子未排净之前不可调稀泥浆。

调浆不可过急，应缓慢加入清水（必要时应适当处理剂）使泥浆性能达到如下要求：

比重：

小于1.13粘度：

19S

失水量：

小于20ml/30min含砂量：

小于4%

PH值：

8—9

泥浆性能达到要求后再循环30分钟方可起钻。

7、下管

（1）做好下管前的一切准备工作：

按物探曲线及钻探划分的含水隔水层，依次排列滤水管、非滤水管并编号。

成井材料检验、设备仪表专用工具的检查、清理场地、然后按成井方案进行排管编号、劳动组织、人员分工等等。

（2）下管方法：

按滤水管、非滤水管编号依次提吊下管。

（3）确保井管连接垂直（采用吊线法两个方向吊线）和连接质量。

（4）冲孔托盘应安装端正、牢固，连接时应注意托盘不变形。

（5）滤水管井段每间隔10—15m安装一组扶正器，滤水管外包裹40—60目双层尼龙纱网。

（6）适当控制下管速度，注意观察管内管外液面。

（7）下管过程中应精心操作、密切配合，严防工具和其他异物落入井内。

（8）托盘与孔底保持不少于20cm的距离。

8冲孔换浆

（1）下入冲孔钻具，下钻时钻杆应上紧。

下钻完毕，将冲孔托盘坐好，必要时反复试验，确认坐好后加压5—6t。

然后封闭井管口，确保自孔底从管外返浆。

（2）在φ89钻具托盘之间先上正反丝接头，以便井管下好后下钻冲孔。

托盘制作高度0.5m—1.5m左右。

（3）开泵前应全面检修泥浆泵，确保一次一泵成功。

（4）开泵后先用原来的泥浆循环，待泵压和泥浆循环正常之后边加清水边排浆，使泥浆逐渐变稀。

注意加清水和排浆都要跟上，不可拖延过久或间断，换浆时间控制在5小时左右。

（5）换浆时中途不得停泵，直至填砾结束。

若因特殊原因非停泵不可时，应及时关闭高压管线上的阀门。

（6）换浆终了应达到如下要求：

泥浆比重小于1.04，粘度15—16s，泥浆流态彻底转变为紊流，孔内有适量砂子或粉粒冲出来。

9、填砾

（1）采取动水填砾法，填砾时泥浆应自孔底从管外环空间返到地表，中途不得停泵并保持足够的水量。

填砾过程中继续边加清水边排浆。

（2）适当控制填砾速度，将砾料用手推车送到孔口，两人再用铁锨慢慢投入环状空间，严禁整车倒入，以防止砾料棚堵。

（3）填砾时注意泥浆比重的变化，泵压、泵量变化以及孔口砾料下沉情况。

当泥浆比重升高超过1.06时应停止填砾，不断加入清水稀释泥浆，待泥浆比重降下来后再继续填砾。

（4）准确记录填入砾料的数量，实际填砾高度和数量应与理论计算相一致。

填砾结束后，停待30分钟，用测绳探测填砾高度，砾料超过滤水管高度掌握在5—10m。

（5）为保持水质，要按设计要求止水，防止污染层水进入井内。

10、洗井和抽水试验

固井结束后，下入并列式钻具开动空压机震荡洗井，混合器下入深度24m左右，待水清砂净后起出并列式钻具，下入潜水泵进行洗井和试抽，直至水清砂净，满足技术要求。

抽水试验、水样采集按有关规范和公司规定执行。

井场施工平面布置图

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