采用鑽井法開鑿立井井筒必須遵守下列規定:
(一)鑽井的設計與施工最終位置必須通過風化帶,並向不透水的穩定基岩至少延深5m。
(二)鑽井期間,采用封口平台時,必須將井口封蓋嚴密;采用井口梁時,必須有可靠的防墜措施。
(三)鑽井過程中,護壁泥漿的各項參數必須定時測定,發現問題立即調整。井筒內的泥漿麵,必須保持高於地下靜止水位。
(四)鑽井時必須測定井筒的偏斜度。偏斜超過規定時,必須及時糾正。井筒偏斜度及測點的間距必須在施工組織設計中明確規定。鑽井完畢後。必須繪製井筒的縱橫剖麵圖,井筒中心線和截麵必須符合設計要求。
(五)預製井壁的質量,必須逐節檢查鑒定。進壁連接部位必須有可靠的防蝕、防水措施,合格後方下沉井壁。
(六)井壁下沉完成後,必須檢查井壁偏斜度,隻有符合要求後方可進行壁後充填,壁後充填必須密實。充填材料必須經過試驗,滿足強度和凝固時間的要求,並保證能夠置換出泥漿。開鑿沉井井壁的底部或開掘馬頭門之前,必須檢查破壁處及其上方15~30m範圍內壁後充填質量,發現不合格時,必須采取可靠的補救措施。
(七)開鑿沉井井壁的底部和開掘馬頭門采用爆破作業時,必須製定安全措施。
【解讀】本條是關於采用鑽井法開鑿產井進筒必須遵守的規定。
鑽井法是用鑽井機鑽鑿立井井筒的方法。
鑽井法鑿井的工序,主要分鑽井、井壁製作和漂浮下沉、壁後充填固定井壁以及破底開鑿等四個步驟。從工程角度出發,采用鑽井法鑿井施工技術,其鑽井工藝是核心技術,井壁漂浮下沉後,壁後充填固井是關鍵技術,以保證井壁在特殊地質條件下具有足夠的抵抗強度。破底時與破底後井壁應保持穩定,且要隔絕堅硬岩石與鬆散含水層的溝通。鑽井最終位置的確定方要取決於如下因素“
首先,從地質、水文地質條考慮,井筒穿過的第四紀、第三紀表土層是鬆散的含水層,表土層與基岩結合處還有一段基岩風化帶。基岩經過風化後,已不再具有基岩的力特性,且破碎、裂隙發育。經鑽井工藝後,風化帶已和表土層溝通,完全失去了岩石應有的穩定性。因此,鑽井法鑿井最終位置必須穿過風化帶,落底在堅硬的岩石中。
其次,鑽井最終位置落在堅硬的岩石中,永久井壁的鍋底方能座在堅硬的岩石上,才能通過壁後注漿充填固井工序使井壁和鍋底與堅硬岩石固結為一體,徹底截斷表土含水層、風化帶與堅硬岩石之間的水力連通,保證截斷表土含水層、風化帶與堅硬岩石之間的水力連接,保證在破鍋底施工時不致發生透水、湧砂等淹井02manbetx.com 。規定鑽井最終位置必須深入到不透水的穩定基岩至少5m,這是我國通過鑽井法鑿井實踐經驗的總結和對井壁穩定性的資料進行03manbetx 後提出的一條經驗值,這一數值既保證了井筒的堅固穩定,又避免了因過深深入基岩而造成的鑽井困難和過高的費用。
為了防止物件墜入井底,在鑽井期間,采用封口平台時,必須將井口封蓋嚴密;采用井口梁時,必須有可靠的防墜措施。
在鑽井過程中,采用泥將護壁,使泥漿在井幫上形成薄而軔的隔水泥坡,在泥皮與泥漿柱靜壓力的共同作用下,維持井幫不致坍塌,為此,在鑽井過程中,要定時測定泥漿的各項參數,發現問題,立即調整。
井筒內泥漿壓力必須高於地下水靜水壓力,以免地下浸入井筒中,為此,井筒內的泥漿麵必須保持高於地下靜止水位。
鑽井井筒尤其是成井井筒的垂直度直接影響著工程的質量和井筒的使用,前者製約著井壁的順利下沉;後者則影響著井筒內設備的布置和提升係統的安設。因此對井筒垂直度有較高的控製指標:300m內偏斜率不大於1‰,大於300m則按深度段以絕對偏斜值分段進行控製。為了提高鑽井井筒的垂直度,必須對井筒的偏斜率作定期的測定,根據實測資料采取針對性的措施加以糾正。目前使用的測井儀器主要是JJJ-I型井徑井斜儀和超聲波測井儀。
鑽井產生偏斜的原因很多,而且常常是各種因素綜合作用的結果。鑽進中沒有堅持減壓鑽進或減壓值不夠最容易造成偏斜。當地層傾斜,岩石較硬又非均質以及表土層中有粘土結核或礫石時都容易發生偏斜。
根據長期鑽井實踐總結出有效的防偏措施主要有:
(1)為了避免開孔即偏離井口十字中心的誤差,鑽井設備安裝時即應嚴格規定各項允許偏差值,使懸吊中心通過轉盤中心和十字中心線交點重合,且轉盤保持水平。
(2)對鑽具的彎曲度要進行檢驗。不使用彎曲度超限的主動鑽杆、鑽杆、鑽頭中心管,刀盤的幾何中心和質量中心應一致。在鑽進軟硬不均地層時,尤其過強風化帶進入完整基段時,操作要特別小心謹慎,降低鑽壓,提高轉速並放慢進尺速度。為鑽鑿出較垂直:的超前孔,應增加刷幫機會。另外還要加大衝洗液循環量,盡可能不使工作麵殘留岩碴,以免大塊岩石擠偏鑽頭。經驗證明,一個準確無誤的井筒地質柱狀圖對指導鑽孔防止偏斜是有現實意義的。
(3)合理選擇鑽頭間隙,增強導向作用。為防止鑽頭因地質變化致斜,可人為地加長粗徑鑽具,即增大穩定器的問距、增多穩定器個數以增添盡可能多的扶正支撐點。同時要設計出合理的鑽頭與井幫間的問隙值,一般可按下式計算:
式中 α——鑽井允許偏斜率,‰;
B——鑽頭與井幫間隙,mm;
L——最上層穩定器上端與刀盤邊刀之間距;mm
根據實踐經驗,在鑽井發生偏斜時,一般可采取掃孔糾正偏斜法、偏心鑽具糾正偏斜法和擴孔糾正偏斜法。
20世紀80年代初,淮北礦務局童亭副井采用德國鑽井機和鑽井技術施工時,由於井筒偏斜度沒有得到及時測定和控製,井筒偏斜較大,井筒有效斷麵減小,在沒有鑽到設計深度的情況下,不得不下沉井壁,改用普通鑿井法施工井筒。
鑽井完畢後,必須繪製井筒的縱橫剖麵圖,每隔5~10m繪製一張。偏斜拐點處必須繪出,求出不同深處的實際鑽孔中心及偏離井筒設計中心的偏距和方位,如圖2-1-la和圖2-l-lb所示。鑽進結束後,要繪製出鑽井井筒的有效斷麵圖,即不同深度水平剖麵的內包絡圖,如圖2-1-Ic。
井壁由井壁筒(又稱管柱)及井壁底兩部分組成。井壁筒每節高度3~8m,最下一節是井壁底。井壁筒之間及其與井壁底之間用鋼製法蘭盤接頭連接,預製鋼筋混凝土井壁的質量,必須逐節檢查鑒定。井壁連接部位必須有可靠的防蝕、防水措施。目前多采用環氧瀝青砂漿作防蝕、防水劑,在連接井壁的法蘭盤外緣焊縫兩側各15m的寬度內,均勻、連續地塗抹,經檢查驗收合格後方可下沉井壁。井壁下沉到底並校正後,要進行壁後充填工作,壁後充填必須密實。
圖2-1-1井徑井斜測量圖
(a)不同方位的垂直剖麵圖;(b)不同深度的水平剖麵圖;(c)井筒有效斷麵圖
充填材料應達到下列要求:
(1)漿液是真溶液,而不是懸濁液。漿液粘度低,流動性好,可注性好,能進入細小裂隙的粉細砂層。
(2)漿液膠凝時間可從幾秒至幾個小時範圍內隨意調節,並能準確控製。漿液一經發生膠凝就在瞬間完成。
(3)漿液的穩定性好,在常溫常壓下長期存放不改變性質,不發生其他化學變化。
(4)漿液無毒、無嗅,對環境不汙染,對人體無害,是非易燃、易爆之物品。
(5)漿液對注漿設備、管路、混凝土結構物、橡膠製品等無腐蝕性,.並且容易清洗。
(6)漿液固化時無收縮現象,固化後與岩石、混凝土、砂子等有一定粘結性
(7)結石體耐老化性能好,能長期耐酸、堿、鹽、生物細菌等腐蝕,並且不受溫度、濕度變化的影響。
(8)漿液結合體有一定抗壓、抗拉強度,不龜裂,抗滲性能好,防衝刷性能好.
(9)材料來源豐富,價格便宜。
(10)漿液配製方便,容易掌握。
充填材料必須經過試驗。漿液的主要性能試驗項目為:粘度、凝膠時間、滲透能力、滲透係數及抗壓強度,都必須合格。
充填固定是當井壁漂浮下沉到底後,通過充填管道向井壁外側與鑽井的井幫之間的環形空間注入比重大於泥漿的充填材料,並自下而上地將泥漿置換出來,寵填材料凝固後,即可起到固結井壁和封水的作用(圖2-1-2)。
如果不進行壁後充填或壁後充填質量不合格,井壁將漂浮移動或井壁與地層無法牢固合,或地下含水層相互串通,或井壁與井幫之間留有壓力非常高的洗井液,給井筒的使帶來安全隱患。而這時一旦開鑿沉井井壁底部或開掘馬頭門,高壓的洗井液或高壓的地水將從炮孔射出,造成施工人員傷亡,甚至出現淹井02manbetx.com 。所以,在開鑿沉井底部或馬門之前,必須檢查破壁處及其上方15~30m範圍內壁後的充填質量。檢查合格後,才對鍋底或馬頭門的井壁進行鑽眼爆破工作。在進行此項工作之前,必須製定安全措施,止發生漿液射人02manbetx.com 及損傷爆破處以外的井壁。
通常爆破破碎井壁的安全措施為:
(1)打眼前,必須對破碎處及以上30m的壁後充填質量進行探查,質量不合格要進壁後注漿,並且檢查注漿效果。若注漿效果不合格,禁止打眼。
(2)多打眼,少裝藥,嚴格控製藥量。
(3)周邊眼采用斷裂控製爆破技術,確保周邊眼爆破不破壞爆破以外的井壁。