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1、地质孔钻探施工措施【实用文档】doc文档可直接使用可编辑，欢迎下载尼泊尔波特可西河水电站钻探施工措施。工程概述与勘探目的尼泊尔波特可西河水电站位于波特可西河上游，水流较急,水深2米左右。坝区钻探点多位于大坝左岸。左岸边坡距河床面高差十至二十米,种植有树木与庄稼。河床覆盖层以大漂石、砂卵石为主。应设计方要求进行地质钻探，表面土层辅以标贯、重型动力触探钻探等原位测试。地质钻探目的：查明坝区、隧洞进口等部位覆盖层厚度、岩性、岩体风化程度、构造、透水性等工程地质、水文地质条件等。2。地质条件根据钻探技术要求与钻孔任务书等初步判断:坝区DBZK01与DBZK02为0米的碎石质粘土，1030米为石英千枚岩
2、等。沉砂池DBZK04、DB05、DBK6位于边坡以上位置，其0。010.0米均为含碎石质粘土覆盖层，10。0200米的石英、千枚岩等.上下游围堰DBZK、DBZK08号孔孔口平河床水面, 010米为大漂石块石、漂卵石夹砂层,1020米为石英、千枚岩、白云岩等。隧洞进口DBK09位于公路边，覆盖层1米.基岩为石英岩、白云岩、千枚岩等。2 编制依据整个施工过程严格执行下述施工依据：（1）、D5013水利水电工程钻探规程 ；(2)、SL1-003水利水电工程钻孔压水试验规程钻孔压水试验规；（3）、35-207水利水电工程注水试验规程;（4)、Y 5219-0 圆锥动力触探试验规程；（5)、相关水利
3、水电工程地质勘查技术规范和设计文件等. 钻探施工步骤施工过程见以下流程图方案上报方案通过并获得开工令准备工作人员、水、电、材料、设备等各项准备孔位放样按设计图进行孔位放样 预钻孔 预钻15cm左右孔深 触探试验 重型动力触探试验 分段钻进 孔至上而下干钻或冲击取土、跟管护孔清水回转钻进取芯洗孔 清洗孔壁，清除孔内岩粉沉渣 注水试验根据技术要求进行注水试验并记录水位 分段钻进 清洗孔壁，清除孔内岩粉沉渣 洗孔至上而下干钻或冲孔取土、跟管护孔清水回转钻进取芯 压水试验清洗孔壁，清除孔内岩粉沉渣 终孔验收地质人员对岩芯进行拍照、编录并验收合格后 封孔 注入水泥砂浆封孔 退 场4施工布置4。1 供水、
4、电布置（1）钻探工程施工用水,采用清污两用潜水泵布置在钻区中间，纱网过滤抽取河水。采用一级或两级供水，距离较近的可用抽水泵做压注水试验，或用灌浆机做压水试验。（2）根据现场实际情况，布置75K发电机布置在下游围堰DZK09号孔附近。架设专用线至钻探孔所在作业区，夜间施工照明安装15W5W草地灯照明。4道路场地布置用钢管撬棍等搬移石头开路便于人工搬机。在斜坡区域用十字镐与铁铲整平钻点平台区域以便搭设脚手架平台。及时与经理部业主等协调好庄稼地等场地问题。施工期间的排水在庄稼地区域施工的排水将用水管引水至安全区域，以免长时间侵泡损坏当地村民的庄稼，以及造成不必要的滑坡等泥石流。钻探与试验要求51、每
5、个钻孔地质人员都提供相应的钻孔任务书,钻探人员开钻前须注意阅读，清楚每个孔的试验、取样位置及要求，严格按照钻孔任务书要求完成钻探任务。5。2、重型动力触探试验：根据具体实际地质情况采用重型动力触探试验。贯入前触探架应安装平稳，保持触探孔垂直。试验时穿心锤应自由下落并尽量保持连续贯入，贯入速率宜为153击/min。当土较松软时（5击贯入量大于1cm时)，记录每阵击的贯入量以及相应的锤击数。一般以5击为一阵击；当土层较密实时(5击贯入量小于1c时） 可直接记录每贯入10m的锤击数；当连续出现三次击数超过0击时可停止重型动力触探试验。5.、钻孔开孔孔径11，终孔孔径为75mm。岩芯采取率要求覆盖层达
6、10，强风化岩石不小于0%，弱风化岩石不小于8%，微风化岩石不小于90%。5。边坡沉砂池位置的钻孔DBZK04，05，06以及大坝BZK01、02号孔部分表层为含碎石粘土,在做动力触探前应先采用圆筒型钻头冲击钻进或用110钻具干钻15公分左右取样,然后做重型动力触探试验直至连续三次击数超过50击次时可停止重型动力触探试验。重型动力触探试验后均用1的钻具扩孔干钻取样。如在以碎石粘土层为主的试验段中碰到部分较大块漂石或块石时，视具体情况可干钻过该岩层后再继续进行测试试验。密实碎石粘土层采用硬质合金钻头干钻时,钻具长度以米为宜，每回次进尺不得超过0。米。如若钻孔成孔，可直接下花管至上而下进行注水试验
7、。当孔壁不稳定,可采用75钻具取样-套管跟进-扫孔下花管-拔套管做注水试验的方法；在水面以下漂石砂卵层的孔段采取多次扫孔等方法用5钻具钻进5米，套管滞后2米，再进行该段的注水试验。如若75钻具至前反复扫空均不成孔,可考虑先打入套管再用5钻具反复扫孔下花管上拔25米套管再进行该段注水试验；钻至白云岩或岩石条件较差时，采用慢进尺、短进尺、低档速、更换钻头、矫正垂直度等方法尽量保证岩芯采取率；退芯时不能用铁锤敲打岩心管钻具,应卸下扩孔器倾斜倒出岩心或者用高压水退芯；当含砂土夹层并有返水时，应及时拾取口孔的返沙土，并及时记录返水颜色与返水量。5。5、套管跟进至基岩面以下0.米左右后改用75钻进,基岩段
8、压水试验段长一般要求5米一段,含断层破碎带、裂隙密集带等孔段可根据实际情况适当调整段长,可少量重叠，但不能漏段；试段钻孔的止水应采用套管脚粘土止水的方法；压水试验应按三级压力、五个阶段进行。三级压力宜分别为0。1MPa、0。 Pa、0.3 MPa；流量观测应每12min进行一次，当5次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的0%，或最大值与最小值之差小于1/mn时，取最终值作为计算值；栓塞长度不小于8倍孔径，试验过程中不得从栓塞旁漏水。当压力表显示无压力或较小压力时，记录最大的压力值，改进行注水试验。注水试验水量量测精度应达到。L;开始每隔5in量测一次,量测5次后每0in量测一次并至少连续量
9、测6次,当连续两次量测的注入流量之差不大于最后一次流量的10%时,试验即可结束。当孔深较深时而孔壁不稳定时,套管跟进至将要进行注水试验的孔段上部，套管预留高出孔口5cm左右,再向孔口内注水平套管口，进行常水头注水试验。当注水不满时,记录供水最大流量.压注水前都应观测孔内水位,并严格遵守其它相关规范规程的要求细则进行试验.5。6、钻探过程中填写钻探班报表及压、注水试验记录表等,详细记录各种钻进情况，如掉钻、进尺快慢、水位的变化等情况。5.7、原状土样必须用取样器取样，及时密封样品;岩石样品由地质人员从岩芯中自行选取；在存放及运输过程中，应避免土样失水和扰动，避免岩样震动碎裂。 5。、岩芯必须按顺
10、序装箱摆放整齐。每回次都必须及时填写岩芯牌,字迹清楚，放于相应位置。用红色油漆在条状岩石岩芯上写岩芯编号；在每个岩芯箱侧面标明钻孔编号、为该钻孔第几箱岩芯、孔深范围等内容.准备足够的岩芯箱，可在工地现场用木料制作岩芯箱.5、前一天未完成的钻孔在第二天开钻前须量测地下水位，终孔小时后量测孔内稳定水位.钻至设计孔深后,经过地质人员对岩芯进行拍照、编录并验收合格后方可终孔。用水泥砂浆封孔,封闭密实.初步布置钻孔14个（见表）,单孔孔深230，勘探过程中根据设计需要钻孔数量可能有所增减.根据具体地质情况地质人员可调整钻孔深度及试验。6.施工进度计划本工程施工工期为2天。1)。04年3月24日至004年
11、3月7日，设备进场、水电管路布置;）.2004年月28日至2004年4月22日,钻探施工；)004年4月2日至2004年4月5日，退场。7施工机械及劳动力配置拟投入的施工人员序号职务工种人数序号职务/工种人数项目经理1辅助工22现场技术负责18当地看守23司机19后勤14队长26机手5合计拟投入的施工机械设备表序号设备名称型号单位数量备 注100型地质钻机台22拌合桶台2灌浆机台7清污两用潜水泵台28电焊机台19发电机台10皮卡车辆111标贯试验设备套1重型动力触探试验设备套1.施工质量与施工安全保证措施8。1施工质量保证措施整个施工过程严格执行下述质量保证措施：(1）。所有施工人员在施工前熟
12、悉设计图纸、阅读钻探技术要求，施工前做好技术与安全交底。(2）施工有依据,说到的要做到，做了的要有记录。钻孔、冲洗、注水、压水、动力触探、静动水位等均有原始记录。（3)。施工中所使用的水表、压力表具均按计量器具检测规定进行周期性检测。施工中严禁使用无检测合格证的计量器具,必要时应及时更换新的水表与压力表。(4）。实行技术人员跟班制和质检工程师跟班制,技术人员负责解决施工过程中出现的技术问题，及时发现问题，发现问题应马上上报设计方或工程部及时解决问题。（5）.施工过程接受监理工程师、设计人员的监督、检查,如其欲抽查时，予以积极配合并示范。.2施工安全保证措施（1）建立健全安全管理机构，实行以现场
13、负责人为第一责任人的安全责任制。（2） 严格遵守有关安全规定，防止各类安全事故的发生。（）施工现场设置安全隔离带,杜绝无关人等靠近施工现场。（）临时用电采用“三相五线制,所有插座插头全部要接地(接零），每个临时配电板(箱）全部要安装灵敏的漏电保护器,线路维修时要专人看守，严禁非电工操作用电设施.（5）规定安全奖惩制度,实行重奖重罚.。工程竣工资料工程竣工后,提供下列原始资料和成果资料:。 钻孔、动力触探、注水、压水等原始记录; .芯样实物；芯样照片；.移位后的实际孔位坐标;设计人员要求提供的其它完工竣工资料。表 尼泊尔波特科西河中游水力发电项目地质勘察钻孔布置序号No钻孔位置lcation钻孔
14、编号Dril hole No设计孔深(）esign ol dept孔内试验Tet insi hol1大坝左岸left bank f main damDZK010压、注水试验Waeresre and njectingtest2大坝左岸left bank ofain dmDBZK0230压、注水试验Waterpressue and injecig test大坝右岸rihtank of mai daDBZK0320压、注水试验Wat presse andinetinges4沉砂池边坡Banksle osad silng asnDBZK0420压、注水试验Water pressre andiectin
15、g tst5沉砂池ad stiling basiDBZK0520压、注水试验Waterpese an injeingtet6沉砂池and stilln baDZK06207大坝上游围堰pstra cera of mandaK72压、注水试验We prssuredinjectng st8大坝下游围堰donre ofrdafan DBZK0820压、注水试验Wae ressur ad neting tet9隧洞进口Tunel inDZK02-不良地质隧道设计与施工的常用处治措施不良地质隧道设计与施工的常用处治措施 摘 要:文章总结了隧道设计与施工中常见的膨胀性地压、隧道漏水、松散地层、滑坡等不良地
16、质的特征、情况以及应考虑的问题和采取的常用处治措施。 关键词：不良地质；隧道;措施；方法 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号： 引 言 目前,高速公路隧道的建设进入了一个新的发展时期，隧道的数量比以往任何时间都要多得多，因此，针对不良地质隧道的设计与施工，显得越来越重要. 不良地质隧道，主要问题是膨胀性地压、滑坡、浅埋地段的偏压，使支撑、衬砌变形破坏；断层破碎带中大量涌水，使洞内出现流石、流泥、流砂,淹没坑道；软弱地层中的承载力小，使支撑、衬砌发生不均匀的下沉;松散地层的滑移，引起山体丧失稳定等等。这些问题给隧道的设计施工带来了严重困难。 不良地质隧道的设计应力求做到绕避合理，
17、措施得当。依山傍河线坚持宁里勿外,早进晚出的原则；尽量不修短隧、明洞群，绕避偏压体、堆积层、滑动体、断层带;正确处理开挖与支撑，支撑与衬砌的关系，采用先护后挖法和钢骨架封闭式的衬砌；涌水长隧道采用人字纵坡，以利施工排水或利用辅助坑道截排地下水；采用清方减载或回填反压等措施以稳定山体。 不良地质隧道的施工,尽量做到继续查明地质情况,做好施工准备，不打无把握之仗。认真实行先排水、短开挖、强支撑、弱爆破、快衬砌、勤检查、固洞口等行之有效的措施。坚持正常的施工秩序，正规的作业程序，重视安全质量，认真贯彻岗位责任制。本文就膨胀性地压等不良地质隧道的设计与施工谈几点建议。 1 膨胀性地压 11 膨胀性地压
18、的特征 围岩膨胀和软塑挤压，作用在支撑和衬砌上产生了膨胀(挤压)压力。膨胀性地压，不仅有强大的垂直压力和侧压力 （侧压力往往大于垂直压力），且有较大的底压力，它与衬砌结构的形状和刚度均有密切关系。这类地压的时间效应异常显著，多数是在开挖暴露 34d后才有较大的地压出现，且在一定时间内持续地逐渐增长，初期增长较快，经过较长时间才能稳定。 12 设计与施工的主要措施 1）施工方法与工序安排。在膨胀性地层中施工，以采用上导坑或弧形导坑先拱后墙法为宜。工序安排应特别紧凑，开挖后,围岩暴露时间应尽量缩短，减少风化、水化作用，并在筑拱后,及时压浆加固。拆模板后，立即对拱背填充、压浆。在拱圈完成一定长度后，
19、紧密落底，对开首轮马口，灌筑边墙、仰拱等。由于围岩暴露时间短，膨胀压力小，因此衬砌结构变形小,无裂纹和侵入净空现象. 2）分部开挖和支撑.导坑木支撑多采用框架式,预留沉落量 02004m，如设有下导坑其断面可选用单道并预留加固支撑空间。扩大使用扇形支撑时，开 挖由上而下，各号纵梁均需预留沉落量。如采用花拱支撑可采用弧形导坑开挖，分片架立。拉中槽或挖中层,拱脚岩层应保留足够的宽度,配合马口位置分段掘进.马口采用对开，长度为 24m，开挖时逐层下挖并架设卡口梁及横撑。 3）衬砌结构。采用钢骨架封闭式衬砌。施工中为了防止拱脚下沉,可采用加大拱脚断面；起拱线以上1m范围内用同级混凝土灌抵岩壁，向岩壁打
20、入锚杆;拱架下设置方木排，扩大拱架承压面积等措施；并注意不使地下水浸泡拱、墙脚.为了防止衬砌浸蚀,拱脚一般提高 10cm,起拱线处放宽 1020 cm。 2 隧道漏水 在雨量充沛地区,地表沟谷发育，岩层褶皱断裂发育，为地下水的储存活动创造了有利条件.因此在一些断层破裂带，张性和张扭性裂隙密集带、向斜轴部，不同岩层接触带附近以及岩溶地区通过的隧道，施工期间就会有可能遇到大量地下水及承压涌水.这些地下水以裂隙水、断层水、岩溶水等几种为主要类型，而以裂隙水为主要存在形式。严重涌水的隧道，处理不当，施工期间就会发生坍塌、膨胀性地压以及不均匀沉陷等现象.在反坡端施工的洞口,大量涌水可以导致淹没导坑，高压
21、涌水地区，突然涌水，会导致人员伤亡事故。为整治水害,应坚持以排、截为主的治水原则，采用机械排水、平导及迂回导坑截排地下水，开挖反坡水沟等方法，进行有效处理。 3 松散地层 松散地层，结构松散，胶结较弱，地压大、稳定性很差，有地下水时更甚，施工中极易发生坍方。隧道穿越此类地层的地段一般是：分布广泛的第四系地层的堆积体;极度风化破碎已失岩性的各类地层;古河床中冲积而成的漂卵石地层等.在松散地层中施工，为了减少对围岩的扰动，一般采用先护后挖方法（插钎、插板)。但有的地层含有大小孤、块石，用插钎法很难控制方向，且因间距过大，不能防止砂土下漏。在含水砂层中，插板法不仅进度缓慢,且易于震坍。一般在施工中采
22、用如下几种特殊的施工方法。 31 压浆加固地层法 压浆加固地层法是在开挖前打入压浆导管,在开挖断面外，压入水泥浆液,使围岩结成一个薄壳,在其防护下进行施工。在无胶结的松散砂砾或砂夹碎、卵石的隧道均会有良好的效果。压浆加固地层法可以保证安全质量，使开挖顺利进行。但耗用水泥较多，且在地层含泥量大或有较大地下水时,不易达到预期效果。同时,施工中应对浆液的扩散规律进行试验和研究，否则，难以收到有效的加固作用。 32 钻钎护顶法 隧道通过的漂卵石地层，一类为粘砂土充填，胶结密实,漂卵石数量不会超过 50%，较为稳定，采用先护后挖法即可通过。另一类是无粘结物充填的漂卵石堆积层,极度松散无胶结构,开挖时一触
23、即坍，施工会十分困难,如采用一般插钎法，打入极为不易且难以掌握方向，达不到护顶的目的。若在地表钻孔压浆，由于漂卵石之间孔隙大，难以控制压浆范围,将来耗费大量水泥。这种情况，宜采用钻钎护顶法，即采用凿岩机钻钎护顶，并易于控制钻钎方向和位置，顺利通过漂卵石堆积层。 33 降低水位法 在含水砂层中，若水具有承压性质，则围岩极不稳定，施工困难。则宜采取降低水位、水压的措施，减少砂层含水量，以稳定地层，利于施工。 4 滑坡 滑坡在隧道施工时，是常有现象，分析滑坡时,要分析滑坡深浅，稳定程度,在整治方案上，针对具体情况,分别对待，采取多种措施，综合治理. 41 设计措施 若滑坡为坡残积土沿基岩顶面滑动，并
24、且滑坡后基岩裸露，且处暂时稳定状态,推断进一步发展与扩大的可能性甚小,边坡不高,则宜以路堑方案通过.采用抗滑桩和挡护结合整治的措施，并设天沟与渗沟拦截地表水和排除地下水。如果滑坡沿开挖临空的坡脚滑出，滑面随开挖深度而变化，说明岩性软弱，不宜继续下挖，宜改用隧道和明洞通过。无修隧道条件，则采用明洞。第三种情况是，滑坡地段,或由于开挖失去平衡，加之雨水下渗,古滑坡复活，产生顺层推移式滑坡,则宜采用在滑体上部清方减载，回填反压，在滑体下部增加抗滑力。若出现在洞口，则将明洞增长,并将明洞与暗洞的衔接处，暗洞采用钢骨架混凝土加强衬砌,在洞顶增设纵向截水沟，拦截地表水. 42 施工方法 隧道部分：采用上下
25、导坑先拱后墙法施工。明洞部分：拱部及外墙明挖，内墙跳跃挖井，先墙后拱。衬砌完成后，及时压浆,填充拱墙背后空隙。坍滑地段采用花拱支撑，并在地表裂纹地段进行压浆封闭处理。以往的实践表明，一般洞口滑坡采用接长明洞，结合减载反压，是一项有效的措施.同时要注意,清方减载应不致因塌方而导致上部山体变形;加载反压倾角较大且有软弱夹层;断层破碎带；岩层软硬不均和松散堆积层等.施工中措施不当，坍方后也易造成偏压。在设计时,要注意针对不同情况，选用偏压衬砌,同时,要考虑偏压地质构造可能出现的顺层滑动，以及断层破碎带造成的不对称荷载影响。 5 注意事项 1)做好地质工作，在勘测时即应查明地质构造，岩性、工程地质特征
26、和水文地质条件等，对围岩稳定性作出评价，这对不良地质隧道的设计与施工都有极为重要的指导意义.施工期间，对不良地质地段，更要加强地质预报，如采用超前钻孔，弹性波测试等，及时、准确地预告前方可能出现的地质问题，才能使施工人员掌握主动，便于采取相应措施. 2)不良地质隧道围岩稳定性差，开挖时要采取少扰动地层的施工技术，如先护后挖法,压浆加固地层法或钻钎护顶法以及锚喷支护,处理好开挖和支护，支护与衬砌的关系，尽量避免坍方发生。 3)加强衬砌结构的整体性，及早封闭，尽快压浆.不良地质隧道地层分布情况复杂,侧压力较大,有时还有明显的地压。要注意选择衬砌断面型式，加强结构的整体性，选用钢骨架曲墙带仰拱断面类
27、型，不宜选用刚度大，厚砼衬砌。施工时,工序应紧凑、及早封闭、缩短围岩暴露时间，尽快压浆以改善衬砌受力状态。对于出现膨胀性地压隧道，采用二次衬砌法。 4）慎重对待水害，加强治水工作。地下水对不良地质隧道施工,危害极大。它不仅使施工条件恶化，而且软化岩层，促使围岩丧失稳定，或导致软塑膨胀，地压增大，产生坍方;在施工时加以彻底治理,不留后患，较之运营后再行整治,事半功倍。 结语 在隧道施工过程中遇到的地质问题往往千差万别，不尽相同，有时甚至是诸种不良地质叠加和组合。施工中要区别各种情况，具体问题具体对待，采取有针对性的处置措施，尽可能把不良地质给施工带来的损失降低到最低程度. 参考文献： 1 JTJ
28、O2690，公路隧道设计规范 S-最新【精品】范文 河北省煤田四队工程勘察处秦皇岛市昌黎县地热井在钻探施工与成井工艺上的技术措施王海涛 齐路恒 张远峰 王绍明(河北省煤田地质局第四地质队 075100)作者简介： 王海涛2021年毕业于河北地质职工大学,现在河北省煤田四队担任技术员一职，先后在煤田水文孔、煤层气井、地热井担任现场管理和技术负责的工作。摘要：秦皇岛市昌黎县紧邻海边,当地居民以扇贝养殖业为主要生活来源。以前，当地居民发展养殖业主要以用锅炉为热源对海水进行加热，但是这种养殖方法既浪费钱财，又污染环境。所以，当地居民放眼长远选择了投入小，回报大，资源利用率高，生态，环保的地热资源作为热
29、源。昌黎县的地层以第四系冲击层为主，粘土层易缩径，含水砂层松散易坍塌，给钻探施工带来不少的困难。根据这一特点我钻机改进施工工艺，正确使用钻头，合理选择钻具组合，正确配置与调整钻井液,采用细水长流方法对泥浆进行处理，有效地的预防了因泥浆性能不好而造成的事故。同时在成井方面，优选取水段，下管前充分洗井,破除泥皮，合理的选用过滤器与井管并且严格抓好下管施工的全过程，正确的选择砾料与填跞方法.在洗井方面进行大胆创新,采用活塞真空洗井法，增大了水量，收到了极好的施工效果，与经济效益。同时又降低了事故的发生。经过抽水试验证明本井成井质量达到了优质水平，钻探施工达到了高效,安全的水平。为我钻机今后进行新技术
30、的推广打下了坚实的基础。关键词：地热 钻探 钻进工艺 成井工艺 事故处理 技术展望一、 地热工程概况1.1地热资源的利用与展望地球由地壳、地幔和地核组成，它是一个巨大的热库，越往地下温度越高。地热就是指地球内部蕴藏的能量，从地球表面往下正常增温梯度是每1000m增加25-30摄氏度，在地下约40Km处温度可达1200摄氏度,地球中心温度可达6000摄氏度。地热资源是集热、矿、水三位于一体的清洁而宝贵的矿产资源。世界各国在地热资源开发利用方面，大都经历了沐浴、医疗、供热采暖和地热发电四个阶段。地热能开发利用对环境的有害影响小。地热能作为替代能源不论是用于发电还是直接热利用，都能大幅度削减温室气体
31、排放量，减轻对环境的不利影响.目前,水热型地热储的开发技术和利用技术是成熟的，设备运行是可靠的；现代地热电站的可用系数达95或更高。另外，地热能开发技术正在不断地发展,新的技术有望降低地热的开发费用,增进地热能生产的稳定性和长期性。由此可见，地热能将在21世纪可持续发展中占有相当明显的比重。1.2千米范围内的地热情况千米范围内的地热资源系指广泛分布于凹陷盆地范围内,主要为第三系地层组成的深度在千米左右的地热资源.厚大的热储层，良好的盖层和地下岩体的加温导热形成了特有的第三系赋水层。盖层地下水具有多层，承压水量稳定，分布广泛之特征.盖层地下水的低温梯度在2。53。5摄氏度/100m，埋深在800
32、1200m，水量一般2050方/h， 水温38-50摄氏度。据大量的钻井资料分析，千米范围内的含水砂层虽系第三系地层，但大多数含水层松散，随着井深的增加,部分含水层虽胶结或半胶结，但总体上处于松散状态，易于坍塌等。二、设备配置2。1设备选择工欲善其事,必先利其器。千米地热井开发属高风险工程。地下工作遇到的情况十分复杂，因而地热井开发设备选择的总体原则是大马拉小车。根据施工地区地层特性，地热井施工深度，钻井结构，钻柱结构及质量等，综合考虑设备的配置能力，同时要充分考虑到设备遇到特殊情况下的储备能力。首先，在钻机使用方面,我们用TSJ-1500钻机进行施工，该钻机属机械传动，转盘回转,重心低，传动
33、平稳；坚固耐用，操作安全，密封性能好；钻机布局合理，便于保养与维修；在泥浆泵使用方面我们采用了TBW-850/5型泥浆泵，对于其要求正向着大压力、大流量方向开展，实现喷射钻井有利于钻速的提高及井内安全。钻塔上我们选用AS-2450钢管钻塔,由于它占地面积较四角塔小，起落搬运方便,承受负荷较大，受到了各钻井队的广泛应用.动力上我们根据甲方要求采用电动机，由于施工环境在养殖、生活区，为了不打扰群众,采用电动机既不扰民又环保而且减少了钻机在用油方面的使用费和运输费。2。2施工布置与地基承载力的计算地热井施工对孔斜要求非常严格,同时由于设备庞大,加之施工中钻具的重量以及下管是的重量等,一般情况下，天然
34、地基很难承载上部机械等所产生的压力，为了保证施工质量，要对天然地基进行处理。同时加上秦皇岛昌黎县紧邻海边，表层多为第四系松软地层，其承载力毋庸置疑比较低，根据这一情况以及从安全的方向考虑，我们没有进行地基承载力的计算直接进行地基处理.所以在与甲方商量后，决定采用水泥地基,由甲方负责施工.根据施工场地大小和各种器械的使用要求，我们将泥浆泵和电动机、泥浆池、修理房、以及钻杆和井管进行了合理的占地设计，保证了地尽其用和安全高效.三. 钻井工艺3。1钻孔结构及其与水量的关系地热勘查施工的目的在于快速、优质、低耗、安全、实现地热成孔,为下一步的地热成井打下坚实的基础。根据地层特点和含水层位置以及甲方要求
35、我们采用480mm井径,分两次成井，先用311mm钻头钻进至800m,在用480mm钻头扩至井底，分两次成井。在松散地层中成井深度小于200m时，由于地层相对松散，渗透系数大，地下水补给来源水平及垂向快速等，在一定程度上（但不是无限值，一般最大直径不超过2m）与出水量基本成比例关系；当井深超过200m是，水量与钻孔直径不成比例关系。因此，对于深层地热井而言，井径的大小对出水量影响可以不计。但是我们考虑这一地区粘土层较厚比较容易缩径以及为了增加出水量和水质要求我们选用480mm井径.3.2.钻进方法的选择3。2。1钻头与钻具的选择根据昌黎县地层的特点，在粘土层较易糊钻，而砂石层又为石英层硬度较高
36、，所以我们大胆创新与尝试采用了牙轮鱼尾钻头，克服了地层带给施工的困难。这种钻头不仅有牙轮公转，自转，冲击,自洁的性能，而且还具有鱼尾钻头抗泥包，排岩粉较好的功能,水口冷却充分，水眼憋压高效，双8mm水眼喷射力大,有效的清洁孔底和提高了钻速。在钻头使用方面，我们认真贯彻每米成本的方针，做到每个钻头下井后认真分析其工作状态,从时效，给进压力、转速、泵量方面总结经验力争发挥钻头最大效率.同时在钻头下井前认真检查其出厂时期，钻头丝扣是否完好，钻头实际外径，牙轮转动,轴承是否缺油，牙轮是否完好，水眼是否畅通。在下钻时，力求平稳，遇阻时不猛墩，硬压，应开泵，缓慢划眼,并记录遇阻井深，钻头离井底23m时，应
37、先开泵循环泥浆，然后再转动钻具,缓慢下放钻具至井底，钻头到底后轻压慢转20min后，再进行钻进，不得加压启动转盘。3。2.2钻具受力分析在钻具使用方面我们采用108mm主动钻杆+89mm钻杆+159mm钻铤（4根）,由于为了减少事故和提高钻效以及控制井斜和减轻钻头震动，并且根据中性点计算公式算出加4根钻铤在现有4吨压的情况下比较合适。89mm钻杆我们采用API细扣钻杆D级钢级，在对钻杆柱进行轴向拉力(钻杆柱在中性点往上受压力)（F=ql1+pl2 F：钻杆任意截面的拉力KN qp：钻杆和钻铤单位长度的重力mN l1：钻铤的长度 m l2:截面下钻杆的长度m），以及拉力余量法和扭矩，等因素分析后
38、我们得出D级钢级的钻杆完全符合要求，所以这就为钻探施工过程中提高效率，减少事故打下了良好的基础。3。2.3钻进参数选择众所周知，在钻井过程中，有地层等不可控因素也有像钻进参数这些可控的因素，所以如何正确的选择尤为重要.在钻压上我们根据实际情况，做好钻头的实效分析，并结合岩屑录井判好地层，综合分析找出每一地层的最优钻压值。转数上简而言之的说就是在软岩上增加转数，硬岩上降低转数,增加牙轮与岩石接触时间，充分破碎岩石.同时根据钻进时效认真判断钻头工作情况，若牙轮磨损严重，影响钻进需立即提钻换钻头，严禁磨尺.对于泵量的要求,我们考虑两个方面，第一个就是岩屑离开井底,第二个就是岩屑上返。过去人们一直认为
39、第二个比较困难实现，但经过长时间研究发现第一个比较难于实现，也就是岩屑离开孔底，由于岩屑不能被冲离孔底，造成钻头的重复破碎,影响钻进效率。为了解决这一困难，不仅要求泵量大，还要求泵压，实现喷射钻井，使泥浆给岩屑一个大的冲击力，使其离开孔底，最好在设备允许的情况下实现喷射钻井。3.3钻井液的配置与调整钻井液是钻井的血液，它有清除井底岩屑，冷却钻头和润滑钻头及钻柱,造壁性能，控制地层压力等作用。在配置时需要按一定的顺序与比例,调整时尽量在泥浆槽中小规模处理，做到细水长流,使孔内的泥浆的性能逐渐变化，逐渐的趋于正常，严禁在循环中进行大处理。但是根据昌黎县地层特点，该类地层造浆率极高，所以我们决定因地
40、制宜,不另加膨润土造浆,而是直接加水钻进，但必须控制好泥浆的比重，太稀不能促进泥浆上返,不能平衡地层压力，太绸影响钻进效率，使岩屑上返困难。于此同时，我们用振动筛做好泥浆的固相含量控制及时除砂。保证我们的血液干净健康。四成井工艺4。1 测井与地层分析在钻机全体人员的共同努力下，经过13天的艰苦奋斗,我们终于钻至预定层位，大家怀着激动而忐忑的心情期待着测井结果。经过测井人员对三侧向电阻率和自然伽马曲线的分析得出以下结论：该井全孔为粘土与粗砂，细砂和粉砂,达到水温要求的含水层段为600m以下的地层，并且以粗砂为主,细砂粉砂和粘土为辅.4。2取水段的选择经过上述分析结果我们看出此井为完整井，己顺利钻
41、过含水层段，为以后水井的可持续发展打下了好的基础。根据出水量的大小我们决定把管下到粗砂位置上,以增大出水量并且减少翻砂。4。3通孔与破壁通孔与破壁可称的上是地热井成井过程中的基础环节，其目的是在于清除井壁泥皮，疏通含水层孔隙，为洗井做准备。根据此孔全孔造浆的特点，我们决定增加加水循环的时间，以最大程度清除泥皮,清洗孔壁,循环时间定在48h，同时细水长流慢慢调整泥浆性能.之后进行通孔与破壁,考虑到粘土层极易缩径的特点，我们采用自制环形通孔器进行破壁.在通孔时遇阻严禁强拉强墩，以慢放慢下为宜。此时观察上返浆液的粘度是否达到要18s的要求，如达到则说明处理成功，方可进行下一步操作。44成井材料选择4
42、.4.1过滤器的选择昌黎县的含水层段多为粗砂,其极为松散，所以必须采取保护措施，保护不稳定地层的工具是过滤器。我们采用的是159mm直缝包网过滤器,它单根长两米一，用于粗砂含水层具有极好的挡砂出水作用。尼龙网用80目(一英寸的网孔数)，网孔直径约为0。2mm，其周围充填砾料。直缝过滤器用不锈钢钢管制成.虽然其费用较高但是其强度及防腐性能较好了，使用它可以减少因生锈对井的处理措施，增加井的寿命。必要时还可在过滤器涂上保护层或镀锌等.根据过滤器孔隙的面积与过滤器表面积的比值求出孔隙率，其值小于30%大于20%符合要求。根据出水量的公式(D=Q/Lmv D：用水量方/秒 L m：过滤器的长度与空隙率
43、 v：最大允许进水流速 见表一）可以求出过滤器的直径。所以我们选用159mm过滤器。表一 含水层颗粒直径（mm)最大允许进水流速（米秒）0。10.250。00180。250.50。00300。51.000。00350.0064。2井管选择与下管技术措施在确定好过滤器的尺寸后,我们决定在过滤器上接直径为159mm钢管和325mm钢管,壁厚6mm，单根长12m。根据含水位置排列好井管后，对钻机及相关设备进行检查以防下管过程中出现故障而引发事故。在下管过程中，操作者要缓慢下放，看好拉力表。焊工要对两管之间认真焊接，防止漏焊而引发砾料从漏口进入井管造成严重事故.在下管过程中要严格观察井管内水位,并进行
44、测量防止管外液体压差压扁井管而造成严重事故。为了避免在填砾料过程中砾料不规则堆积而影响出水，我们在过滤器外每隔20m焊上筋骨肋条做扶正器用，它焊上过滤器之后的直径要比孔径小20-30mm。同时为了封闭砾料以及沉淀泥沙需要在过滤器下端做10-20m沉砂管，下口封闭。对于井深较深的井还可用二次下管法。4。3砾料的选择与填跞方法填跞的目的是在过滤器与井壁之间形成人工过滤层。此人工过滤层可以增大过滤器的孔隙率和透水性，减少进水时的水头损失，以增加单井出水量.同时,还可起滤水挡砂的作用，以防止含水层中的细小砂砾涌进过滤器内。因此，可以延长水井的使用寿命。在粗砂和细砂中填跞是必不可少的工序。砾料的规格直接
45、影响人工滤层的透水性和井水中的含砂量。如砾料过大，则孔隙增大，挡砂作用减弱，抽水时会大量涌砂，砂料之间的孔隙也会被细砂充填,影响透水性.如砾料过小，不仅透水性差，且使填跞外围含水层中的细砂很少被冲出，以致在含水层中不能很好的形成天然滤层，因而使水量减少.根据砾料为含水层粒径的810倍，我们选择砾料粒径为4mm左右。但根据实际中,无论是中砂层还是粗砂层,其中都含有一定数量的细砂。如为了防止这些细砂或粉砂通过，则在砾料中应添加小颗粒成分以阻挡细砂，即所谓的混合砾料。但在混合砾料中，小颗粒成分不得超过10。其次是砾料的形状，其应具有良好的滚圆度,因为滚圆的砾料具有较高的透水性和阻拦砂粒的能力。砾料的质地应坚硬，不易起化学作用.一般用石英岩或其他硅化岩砾石作为砾料最合适.增大填跞层的厚度，以扩大具有良好透水性能