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采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定:

作者:煤矿安全网 2022-09-13 10:15 来源:煤矿安全网 钻井法 立井井筒 规定

  采用钻井法开凿立井井筒必须遵守下列规定:

  (一)钻井的设计与施工最终位置必须通过风化带,并向不透水的稳定基岩至少延深5m。

  (二)钻井期间,采用封口平台时,必须将井口封盖严密;采用井口梁时,必须有可靠的防坠措施

  (三)钻井过程中,护壁泥浆的各项参数必须定时测定,发现问题立即调整。井筒内的泥浆面,必须保持高于地下静止水位。

  (四)钻井时必须测定井筒的偏斜度。偏斜超过规定时,必须及时纠正。井筒偏斜度及测点的间距必须在施工组织设计中明确规定。钻井完毕后。必须绘制井筒的纵横剖面图,井筒中心线和截面必须符合设计要求。

  (五)预制井壁的质量,必须逐节检查鉴定。进壁连接部位必须有可靠的防蚀、防水措施,合格后方下沉井壁。

  (六)井壁下沉完成后,必须检查井壁偏斜度,只有符合要求后方可进行壁后充填,壁后充填必须密实。充填材料必须经过试验,满足强度和凝固时间的要求,并保证能够置换出泥浆。开凿沉井井壁的底部或开掘马头门之前,必须检查破壁处及其上方15~30m范围内壁后充填质量,发现不合格时,必须采取可靠的补救措施

  (七)开凿沉井井壁的底部和开掘马头门采用爆破作业时,必须制定安全措施

  【解读】本条是关于采用钻井法开凿产井进筒必须遵守的规定。

  钻井法是用钻井机钻凿立井井筒的方法。

  钻井法凿井的工序,主要分钻井、井壁制作和漂浮下沉、壁后充填固定井壁以及破底开凿等四个步骤。从工程角度出发,采用钻井法凿井施工技术,其钻井工艺是核心技术,井壁漂浮下沉后,壁后充填固井是关键技术,以保证井壁在特殊地质条件下具有足够的抵抗强度。破底时与破底后井壁应保持稳定,且要隔绝坚硬岩石与松散含水层的沟通。钻井最终位置的确定方要取决于如下因素“

  首先,从地质、水文地质条考虑,井筒穿过的第四纪、第三纪表土层是松散的含水层,表土层与基岩结合处还有一段基岩风化带。基岩经过风化后,已不再具有基岩的力特性,且破碎、裂隙发育。经钻井工艺后,风化带已和表土层沟通,完全失去了岩石应有的稳定性。因此,钻井法凿井最终位置必须穿过风化带,落底在坚硬的岩石中。

  其次,钻井最终位置落在坚硬的岩石中,永久井壁的锅底方能座在坚硬的岩石上,才能通过壁后注浆充填固井工序使井壁和锅底与坚硬岩石固结为一体,彻底截断表土含水层、风化带与坚硬岩石之间的水力连通,保证截断表土含水层、风化带与坚硬岩石之间的水力连接,保证在破锅底施工时不致发生透水、涌砂等淹井事故。规定钻井最终位置必须深入到不透水的稳定基岩至少5m,这是我国通过钻井法凿井实践经验的总结和对井壁稳定性的资料进行分析后提出的一条经验值,这一数值既保证了井筒的坚固稳定,又避免了因过深深入基岩而造成的钻井困难和过高的费用。

  为了防止物件坠入井底,在钻井期间,采用封口平台时,必须将井口封盖严密;采用井口梁时,必须有可靠的防坠措施。

  在钻井过程中,采用泥将护壁,使泥浆在井帮上形成薄而轫的隔水泥坡,在泥皮与泥浆柱静压力的共同作用下,维持井帮不致坍塌,为此,在钻井过程中,要定时测定泥浆的各项参数,发现问题,立即调整。

  井筒内泥浆压力必须高于地下水静水压力,以免地下浸入井筒中,为此,井筒内的泥浆面必须保持高于地下静止水位。

  钻井井筒尤其是成井井筒的垂直度直接影响着工程的质量和井筒的使用,前者制约着井壁的顺利下沉;后者则影响着井筒内设备的布置和提升系统的安设。因此对井筒垂直度有较高的控制指标:300m内偏斜率不大于1‰,大于300m则按深度段以绝对偏斜值分段进行控制。为了提高钻井井筒的垂直度,必须对井筒的偏斜率作定期的测定,根据实测资料采取针对性的措施加以纠正。目前使用的测井仪器主要是JJJ-I型井径井斜仪和超声波测井仪。

  钻井产生偏斜的原因很多,而且常常是各种因素综合作用的结果。钻进中没有坚持减压钻进或减压值不够最容易造成偏斜。当地层倾斜,岩石较硬又非均质以及表土层中有粘土结核或砾石时都容易发生偏斜。

  根据长期钻井实践总结出有效的防偏措施主要有:

  (1)为了避免开孔即偏离井口十字中心的误差,钻井设备安装时即应严格规定各项允许偏差值,使悬吊中心通过转盘中心和十字中心线交点重合,且转盘保持水平。

  (2)对钻具的弯曲度要进行检验。不使用弯曲度超限的主动钻杆、钻杆、钻头中心管,刀盘的几何中心和质量中心应一致。在钻进软硬不均地层时,尤其过强风化带进入完整基段时,操作要特别小心谨慎,降低钻压,提高转速并放慢进尺速度。为钻凿出较垂直:的超前孔,应增加刷帮机会。另外还要加大冲洗液循环量,尽可能不使工作面残留岩碴,以免大块岩石挤偏钻头。经验证明,一个准确无误的井筒地质柱状图对指导钻孔防止偏斜是有现实意义的。

  (3)合理选择钻头间隙,增强导向作用。为防止钻头因地质变化致斜,可人为地加长粗径钻具,即增大稳定器的问距、增多稳定器个数以增添尽可能多的扶正支撑点。同时要设计出合理的钻头与井帮间的问隙值,一般可按下式计算:

  式中 α——钻井允许偏斜率,‰;

  B——钻头与井帮间隙,mm;

  L——最上层稳定器上端与刀盘边刀之间距;mm

  根据实践经验,在钻井发生偏斜时,一般可采取扫孔纠正偏斜法、偏心钻具纠正偏斜法和扩孔纠正偏斜法。

  20世纪80年代初,淮北矿务局童亭副井采用德国钻井机和钻井技术施工时,由于井筒偏斜度没有得到及时测定和控制,井筒偏斜较大,井筒有效断面减小,在没有钻到设计深度的情况下,不得不下沉井壁,改用普通凿井法施工井筒。

  钻井完毕后,必须绘制井筒的纵横剖面图,每隔5~10m绘制一张。偏斜拐点处必须绘出,求出不同深处的实际钻孔中心及偏离井筒设计中心的偏距和方位,如图2-1-la和图2-l-lb所示。钻进结束后,要绘制出钻井井筒的有效断面图,即不同深度水平剖面的内包络图,如图2-1-Ic。

  井壁由井壁筒(又称管柱)及井壁底两部分组成。井壁筒每节高度3~8m,最下一节是井壁底。井壁筒之间及其与井壁底之间用钢制法兰盘接头连接,预制钢筋混凝土井壁的质量,必须逐节检查鉴定。井壁连接部位必须有可靠的防蚀、防水措施。目前多采用环氧沥青砂浆作防蚀、防水剂,在连接井壁的法兰盘外缘焊缝两侧各15m的宽度内,均匀、连续地涂抹,经检查验收合格后方可下沉井壁。井壁下沉到底并校正后,要进行壁后充填工作,壁后充填必须密实。

  图2-1-1井径井斜测量图

  (a)不同方位的垂直剖面图;(b)不同深度的水平剖面图;(c)井筒有效断面图

  充填材料应达到下列要求:

  (1)浆液是真溶液,而不是悬浊液。浆液粘度低,流动性好,可注性好,能进入细小裂隙的粉细砂层。

  (2)浆液胶凝时间可从几秒至几个小时范围内随意调节,并能准确控制。浆液一经发生胶凝就在瞬间完成。

  (3)浆液的稳定性好,在常温常压下长期存放不改变性质,不发生其他化学变化。

  (4)浆液无毒、无嗅,对环境不污染,对人体无害,是非易燃、易爆之物品。

  (5)浆液对注浆设备、管路、混凝土结构物、橡胶制品等无腐蚀性,.并且容易清洗。

  (6)浆液固化时无收缩现象,固化后与岩石、混凝土、砂子等有一定粘结性

  (7)结石体耐老化性能好,能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀,并且不受温度、湿度变化的影响。

  (8)浆液结合体有一定抗压、抗拉强度,不龟裂,抗渗性能好,防冲刷性能好.

  (9)材料来源丰富,价格便宜。

  (10)浆液配制方便,容易掌握。

  充填材料必须经过试验。浆液的主要性能试验项目为:粘度、凝胶时间、渗透能力、渗透系数及抗压强度,都必须合格。

  充填固定是当井壁漂浮下沉到底后,通过充填管道向井壁外侧与钻井的井帮之间的环形空间注入比重大于泥浆的充填材料,并自下而上地将泥浆置换出来,宠填材料凝固后,即可起到固结井壁和封水的作用(图2-1-2)。

  如果不进行壁后充填或壁后充填质量不合格,井壁将漂浮移动或井壁与地层无法牢固合,或地下含水层相互串通,或井壁与井帮之间留有压力非常高的洗井液,给井筒的使带来安全隐患。而这时一旦开凿沉井井壁底部或开掘马头门,高压的洗井液或高压的地水将从炮孔射出,造成施工人员伤亡,甚至出现淹井事故。所以,在开凿沉井底部或马门之前,必须检查破壁处及其上方15~30m范围内壁后的充填质量。检查合格后,才对锅底或马头门的井壁进行钻眼爆破工作。在进行此项工作之前,必须制定安全措施,止发生浆液射人事故及损伤爆破处以外的井壁。

  通常爆破破碎井壁的安全措施为:

  (1)打眼前,必须对破碎处及以上30m的壁后充填质量进行探查,质量不合格要进壁后注浆,并且检查注浆效果。若注浆效果不合格,禁止打眼。

  (2)多打眼,少装药,严格控制药量。

  (3)周边眼采用断裂控制爆破技术,确保周边眼爆破不破坏爆破以外的井壁。

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