[發明專利]用于松散地層管井施工的反向滲流護壁工藝

在審

• 申請號: 202011416531.0
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112502614A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 張海豐;李清波;萬偉鋒;孫璐;李亞哲;杜亞軍;王俊智;王勇鑫
• 申請（專利權）人: 黃河勘測規劃設計研究院有限公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B21/00
• 代理公司: 鄭州異開專利事務所(普通合伙) 41114
• 代理人: 劉一曉

本發明公開了一種用于松散地層管井施工的反向滲流護壁工藝，包括①查明施工區域周邊初始穩定地下水位H₁，并計算護壁最小水頭差H₀②在管井周圍施工反向滲流護壁系統③運行反向滲流護壁系統④當反向滲流護壁系統穩定運行時，使管井內的實際水頭高度H₂與初始穩定地下水位H1之差大于H₀時，結合鉆進工藝進行施工。本發明提供利用井內外壓差進行護壁，然后利用反循環排渣方式及時將殘渣排出井外，其成井效率和出水效果明顯優于傳統泥漿護壁成井方法，且對施工場地周邊環境影響很小，具有顯著的環境效益。

技術領域

本發明涉及管井施工護壁技術領域，尤其是涉及一種用于松散地層管井施工的反向滲流護壁工藝。

背景技術

對于松散砂層和礫石地層的管井施工，國內常采用沖擊鉆進或回轉鉆進技術，并輔以泥漿護壁工藝。泥漿護壁工藝既可以護壁，又可以使井底殘渣懸浮起來，便于向管井外排渣。上述泥漿護壁工藝能否成功的關鍵在于對泥漿的控制，主要表現在：第一，在鉆進過程中，孔內泥漿的壓力和稠度是確?？妆诜€定并正常鉆進的基本條件；在鉆進過程中吸渣量應根據鉆進地層和情況而定，過量吸渣而又補漿不及時，容易造成孔壁失穩塌孔，發生埋鉆事故。第二，如果泥漿稠度過高，井壁形成的護壁泥皮就較厚，洗井時不易把泥皮洗掉，降低管井出水量，增大管井內水位降深；泥漿稠度過小時井壁又容易產生塌孔、縮孔、埋鉆等問題，導致鉆進效率大幅降低。由于泥漿的稠度不容易控制，因此實施泥漿護壁工藝對操作人員技術水平要求較高。此外，成井施工過程中需要使用大量的泥漿或其它化學物品，存在著泥漿污染環境問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種結構簡單、操作方便、綠色環保的用于松散地層管井施工的反向滲流護壁工藝，具體可采取如下技術方案：

本發明所述的用于松散地層管井施工的反向滲流護壁工藝，包括如下步驟；

第一步，管井施工前，查明施工區域周邊的地層巖性分布特征、物理力學特性和施工區域周邊初始穩定地下水位H₁；同時，針對井壁土體，采用摩爾—庫倫強度準則計算出護壁最小水頭差H₀，H₀由下式確定：

；

第二步，在管井周圍施工反向滲流護壁系統，其包括：

高位水池，具有外接供水管和與管井相連的自流注水管；以及

低位水池，由沉淀池和清水池構成，所述沉淀池和清水池之間設置有過濾網；

其中，管井內設置有向沉淀池連通的反向滲流注水管，清水池內設置有向高位水池連通的循環補水管，所述循環補水管上連通有提水裝置；

第三步，運行反向滲流護壁系統：由外接供水管向高位水池注水，高位水池通過自流注水管向管井內注水，使管井內的實際水頭高度H₂保持在一定范圍內，且H₂≥H₀+H₁；管井內混有泥沙的濁水在管井內外壓差的作用下由反向滲流注水管通入沉淀池，形成常水頭穩定反向滲流，利用反向滲流形成的側向壓差對孔壁起到支撐與保護作用；沉淀池內的濁水沉淀后經過濾網進入清水池，然后經循環補水管的提水裝置提至高位水池；

第四步，當反向滲流護壁系統穩定運行時，即當管井內的實際水頭高度H₂與初始穩定地下水位H1之差大于H₀時，結合鉆進工藝進行施工。

當管井深度小于初始穩定地下水位H₁與護壁最小水頭差H₀之和時，所述第二步還包括在地面上施工與管井井壁對應的增高部。

所述增高部為護筒或人工墊層。

所述低位水池的體積為高位水池體積的3-5倍，且低位水池的頂面低于管井內實際水頭高度H₂。

所述沉淀池和清水池并排設置，所述過濾網豎向設置于沉淀池和清水池之間且位于沉淀池的沉淀層上方。