机井工程_机井工程施工方法
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六、机井工程
钻孔施工应依据设计井深、井管结构和地层情况，选用合适的钻机，施工应遵守钻探安全操作规程，不得违章操作。机井工程施工主要包括：确定孔位、平整场地、钻机安装、钻井成孔、井管安装、填砾、洗井、抽水试验、封孔等。
（1）机井的钻进
安装钻机前，将钻机的基础平好、夯实，遇有软硬不均的情况及时进行处理。在地势低洼、易受河水、雨水冲灌地区施工，修筑钻井基台。根据合同要求选用钻机种类、型号、数量，采取相应的安装方法。钻井机定位，钻机下须垫枕木，枕木下土层必须夯实。钻机就位后，要调平机架，保证转盘任何方向均保持水平。钻机稳定好，四个方向必须绷紧绷绳。
开钻前，按照选用的钻机、泥浆机、搅泥机等，各种机械设备必须安装的水平、周正、牢固。检查钻孔中心、转盘中心、开车、使三者在垂直线上。安装护孔管，下入护孔管的口径、深度，根据岩层的个体情况和井孔的开孔尺度而定。护孔管的内经一般比井的开孔钻头大50mm-100mm,其下入深度应在不透水层与护孔管的间隙，用粘土或粘土球填好夯实。安装钻具、安装钻杆、水龙头，接高压胶皮管，方钻杆和钻头，并将方钻杆卡于转盘中心。
在钻进的整个过程中，根据不同深度，不同性质的地层，采用相应的钻头类型，钻进技术参数及操作方法，严格按照有关农用机井钻进的技术要求进行施工。松散层或基岩层，可采用正循环回转式钻进；碎石土类及沙土类松散层，可采用冲击式钻进；无大块碎石、卵石的松散层，可采用反循环回转钻进；岩层严重漏水或供水困难的基岩层可采用潜孔钻锤钻进。冲洗介质，根据水文地质条件和施工情况等因素合理选用。在粘土或稳定地层，采用清水；在松散、破碎地层，采用泥浆；在严重漏失层或缺水地层，采用空气钻进。松散层钻进时，应根据钻进机具和地层岩性采用水压护壁或泥浆壁。采用水压护壁时，孔内一般应有3m以上的水头压力；采用泥浆护壁时孔内泥浆面应小于0.5m。基岩顶部的松散覆盖层或破碎岩层，宜采用套管护壁。
泥浆作用是保护空壁，悬浮携带钻渣，减少钻进阻力，泥浆性能指标要求：比重1.1-1.15，年度18-88s，含砂率小于6%，胶体率大于95%。
开孔时，应轻压慢钻，防止钻孔偏斜。适时提钻检查，认真检查钻具的磨损程度和是否有损伤。及时修整钻头，保持钻头直径，保证进度和孔径不渐缩。每钻完一根钻杆，检查井孔圆度及垂直度，井孔倾斜应符合规范规定，发现不畅时及时处理，钻具应勤放少放，随时观察孔内孔壁情况，发现不良现象应及时处理。及时清理底部沉渣，减少重复钻进，达到终孔深度后，经业主、监理单位验收后方可进入下道工序。
认真做好施工记录，包括班组施工进度、发现何种问题、处理方法及结果、地层岩性、厚度等。
（2）成井工艺
混凝土井管的安装方法，必须满足井管的质量、技术和安全要求。选择以下安装方法：
混凝土井管钢丝绳托盘下管法
下管时，如采用四根兜底绳、钢筋混凝土制或木制托盘，先将四根吊重用的钢丝绳分别缠绕于绞车上，在其另一端编好钢丝绳套，分别从托盘的四个穿绳孔插入，使四个绳套同心重叠对准托盘的销钉孔。将销钉表面涂上黄油，插入销钉孔，销住四根兜底绳。销钉要伸到穿绳孔以下150mm左右，浅了易脱销，深了不易拔出。把销好兜底绳的托盘放于预先安置在孔口上的垫板上，即可开始安装井管。安装井管时，先将托盘的上沿涂上灰砂沥青，而后使井管垂直插入托盘的插口，在接口处缠3-4圈塑料薄膜，用6-8根竹篾均匀地围在接头处，使井管与托盘连接牢固。将中心绳放松8-10m，盘旋塞进井管内，以防意外抽动中心绳拔出销钉。起吊托盘和沉淀管，待兜底绳吃力后，将垫板抽掉，再徐徐下降，把托盘和第一根井管，如此往复，直至将井管下完。下入井孔的全部井管，必须经过敲击鉴定，将最好的井管放在下部。绝不允许井管的全部重量超过井管的抗压强度。托盘下到孔底，井管安装完毕，校正无误后，应将管身固定，不使摇摆。然后将兜底绳放松，即可起拔中心绳。销钉拔出后，再用绞车拔兜底绳，待兜底绳拔出，即可回填砾料。
混凝土井管钻杆托盘下管法
下管时，将第一根井管插入托盘，于钻杆的一端连接钻杆特制反扣接头，在托盘反扣接箍处涂以润滑油，将带有特制钻杆接头的钻杆与托盘连接。慢慢下降钻杆，井管亦随之下入井孔。停止下降钻杆，安装第二根井管。进管的接口，必须以竹、木条用铅丝绑牢，每隔20m安装一个找中器，直至将全部井管下入，将钻杆拧出。
混凝土井管二次下管法
用钻杆托盘下管法，先下第一组井管。在第一组井管的最上边的一根管上安装扶正器，以防井管靠壁难以连接第二组井管。将井管下接口安于第一组井管的最上端，再用防砂罩盖住下接口。在防砂罩的适当距离卡上钻杆小夹板，以免防砂罩脱离井管口。钻杆小卡板不应紧靠防砂罩，以免井管到底后，钻杆失掉负荷而缩短，防砂罩紧压与管口而不利于反出钻杆并容易将井管压坏。安装第二组井管之前，先将井管上接口安于第二组井管第一根的下口，用钻杆连接活托盘和导向器，将活托盘的盘爪托于上接口隔板上。即可将第二组井管逐根连接下至预定深度。安装时，计算好使用钻杆的长度，使钻杆下入孔内的数量正好能将第二组井管与第一组井管下接口吻合。钻杆不再下降，说明井管已经相接，同时，上下活动钻杆，有200mm活动范围（这是托爪在上接口隔板内上下活动的距离）。此时便可认为两组井管已正确重合。去掉活托盘，将钻杆全部提出。
（3）填砾
规格、砾料填砾是管井建造中的一个重要环节，填砾质量、填砾方法均直接影响井的质量。滤料必须按标准要求严格筛选，要备料充足，严格按照农用机井技术规范进行施工。中、粗砂含水层，填砾厚度不小于100mm；细砂以下含水层，填筑厚度不小于150mm。滤料应选用磨圆度好的硅质砾石。根据需要选择以下填入砾石的方法：
管外填砾法
a.快速填砾法：在不需进行分组、分段抽水的管井中使用此法。选在井管口安好防喷导水管。开始填砾速度不要太快，等孔中有水返出后再加快填砾速度。一般约为30min投入10m3砾石。若孔口不返水，说明砾石已经超过滤水管最上端。
b.慢速填砾法：在需要进行分组、分段抽水试验的井孔采用，或在一个井中有二个以上含水层均需取用时采用。砾石要徐徐填入，不可一次填入过多，要随填随侧，防止超过设计高度。有二个以上含水层时，应将两个含水层之间的隔水层分为二段，下段为隔水层厚度的4/5，填入与下部含水层相应的规格砾石，上段为1/5，填入上部含水层相应的规定砾石。
c.循环水填砾法：填砾前，先在井管内下入回转钻杆，密封井管口，开泵送水，当返出孔口的泥浆粘度为18s左右时，即采用边送水边填砾的方法填入砾石。当砾石面超过滤水管后即出现憋泵现象。此法可以顺利地填入砾石，避免发生砾石架阻不能填至计划位置的现象发生。
管内填砾法
采用此法的管井，过滤器长度一般10m以下，多采用一个含水层或含水组。此类管井的部比过滤器直径大75-100mm，施工时，将抽水管用反扣接头连在过滤器上端，砾石自井壁管和抽水管之间的间隙填入。开始用空气压缩机抽水，使含水层造成空洞，随即填入砾石，再用大型空气压缩机反复冲洗，使井的出水量超过正常出水量的50%以上，一面出砂，一面自管内填砾，待出水量、井水含沙量达到设计要求后，即将抽水管提出，填砾抽水工作即告结束。此法在细砂含水层，可以得到满意的水量和井含沙量，但要求洗井设备能力大，抽水时间长，费用高。
深井滤水部分扩孔填砾填砾法
在深井的过滤器部位用扩孔器进行扩孔，用水泵冲洗的办法填入砾石，可以减少钻探工作量，保证填砾质量，可以形成良好的滤水结构，增大井的出水量，避免井水含砂。（4）井管外封闭
应根据工程需要选用以下合适方法。管外封闭一般方法
井管外封闭粘土球的方法与填入砾石的方法相同，但应注意防止因粘土球填入井孔受压缩致使填入的砾石错位。粘土球的直径一般为25mm，呈圆形，用优质粘土制成。为了保证将粘土球填至计划位置，必须试验粘土球在泥浆中的融化时间，根据试验结果，确定粘土球的温度一般要求粘土球的融化时间，等于粘土球下沉至预定位置所需时间加半小时。井口一般采用粘土封闭，封闭前先将大块粘土捣成碎块，再填入井孔至井口并夯实。特殊情况下采用混凝土封闭。
一般管井高压含水层封闭方法：
此方法多用于井孔直径较大且采用数个高压含水层时，其井孔结构与一般填砾石井的结构相同，只是在第一取水层填砾的上面采用优质粘土球封闭20-30m，或填少量粘土球再用水泥砂浆封闭15m以上。其余用优质粘土封闭。
(3)洗井和抽水试验
井管安装完毕后，及时负责管井中泥土、细砂、泥浆等的全部清洗工作，洗井应上后下，逐步下入，抽水量应先小后大交替进行，振荡洗井，加大地下水循环能力，增大流量，直至水清净符合规定，以保证管井达到正常的出水量。洗井结束将泵下至一定深度进行抽水工作,抽一段时间将泵上下浮动进行二次洗井。抽水水位稳定后进行抽水工作，采用最大降身，延续时间不少于12小时，流量稳定并观测水位，测出最大降身；井口在没下水泵前应加保护盖，防止异物掉入井内。
