农用井施工方法

农用机井施工方法1、单井施工时要注意的问题:(1)做好三大资料的收集;①柱状图;②颗粒分析;③水文电测井。(2)做好滤水管的设计:包括缠丝过滤器的设计和填粒料的设计或砾石滤水管的设计和填粒料设计。(3)做好下管方案制定:不同管材可选用不同的下管法:或托法下管或浮托法下管或吊管下井或浮吊法下管等。(4)做好疏孔、破壁工作:疏孔与破壁是第四纪地层供水井成败的关键一环。(5)做好封闭工作:有咸水地区封闭正确与否是机井成败的关键。无咸水区要做好上层封闭,以防表层污水的入侵。(6)做好洗井工作:农用井主要是活塞洗井配合其它泵或空压机洗井。工业井除活塞洗井外,尚可用化学洗井,以增加单井涌水量。(7)做好抽水试验工作提交:①降深与涌水量关系曲线;②合理提出配泵意见。(8)填写成井图表。做好综合成井图表的填写工作,及交付单井竣工报告书(单)。2、管井结构:管井的结构因水文地质条件、施工方法、配套水泵和用途等不同,其结构形式也不同。但总的可分井口、井身、进水部分和沉淀管4部分。(1)井口通常将管井接近地表的一部分称为井口。1)管井出口处的井管应与水泵的泵管联接紧密,以防污水和杂物进入,同时又要便于安装和拆卸。一般井管口需露出泵房地板或地表约0.3~0.5m。2)井口要有足够的坚固性和稳定性,以防因承受机泵等的重量与振动而发生不均匀沉陷。应在井口周围,半径不小于1.0~1.5m的范围内,按要求浇筑混凝土泵座。3)在井管的封盖法兰盘上,或泵座的一侧,应留有30~50mm的孔眼,以便量测井内动、静水位的变化。平时孔眼应加盖保护。(2)井身井身部分不要求进水,在松散地层中,采用实管加固,在坚固稳定的岩层中,也可不用井管加固。但如要求隔离有害的和不计划开采的含水层时,则必须用实管严密封闭,且要有足够的强度,以承受井壁侧土的压力。(3)进水部分管井的进水部分,是使含水层中的水通畅地进入管井的结构部分。它是管井的关键部位,包括滤水管与滤料。其结构设计是否合理,对整个管井至关重要。因此,设计和施工时须给予充分的重视。(4)沉淀管管井最下部装设的一段不进水的实管,称为沉淀管。它的作用是沉淀随水带进井内的泥砂,以备定期清除。沉淀管的长度,一般含水层的厚度和颗粒大小而定。若管井所开采的含水层的颗粒且厚度大,则沉淀管可长一些,反之可短一些。3、成井工艺成井工艺是指井孔钻完以后,建造机井的其他施工程序和技术方法。主要包括:井管排列、破壁、疏孔、井管安装、围填滤料、管外封闭、洗井和抽水试验等一系列工序。(1)井管排列与联接1)井管排列井管排列是成井施工中的第一步,排管合理与否直接关系到机井涌水量大小、水质和机井造价。应根据钻孔柱状图和电测井资料综合分析、确定含水层的埋深、厚度,正确确定滤水管的排列位置、长度和实管的长管。2)井管联接井管一般都制成1~4长的短管,下管时再将每节短管严密牢固地联接在一起,边下管边联接,最后形成一根端正的整体管柱。联接时要严格质量,避免发生错口、张裂或弯曲等情况。钢管多采用焊接和管箍丝扣联接,而铸铁管均采用管箍丝扣联接。钢管管壁太薄时,不宜采用管箍丝扣联接,因丝扣太浅,很容易发生脱扣或撕裂事故;铸铁管其丝扣和管箍一定要符合规范标准,以防发生脱扣和断裂。(2)破壁与疏孔1)破壁破壁就是破除钻进时含水层所形成的一层较厚的泥浆壁(泥皮),使地下水畅通无阻地流入孔内。因此,对于使用泥浆钻进的孔眼,是必不可少的工序,它对机井出水量有很大影响。常用的破壁方法如下。①扩孔钻头破壁。扩孔钻头破壁是用直径比原使用的钻头大20~30mm的螺旋阶梯钻头进行扩孔,将孔壁上在钻进中形成的厚泥层扩掉。扩孔时应轻压、慢转、开大泵量。在含水层扩孔时,要上下活动钻具多扩几次,以便彻底扩掉泥皮。这种破壁方法对上部有咸水层时是不适用的。②钢丝刷破壁。钢丝刷破壁是在疏孔器上焊上短钢丝,如同刷子一样,把它下到含水层处,一边送水冲洗,一边反复上下拉提,以使泥皮被破坏。2)换浆换浆就是将钻孔时稠泥浆及沉淀物排出孔外,换成稀泥浆,防止井底淤淀和井孔糊壁,以便于填滤料和洗井。换浆一般与破壁同时进行,即边破壁边送水换浆。但换浆时间要比破壁时间长得多,直至孔内冲净,泥浆变稀,近乎清水为止。破壁、换浆对增加机井出水量大有益处,但必须注意防止孔眼坍塌。因此必须在高水压头下(井筒内水满)进行。3)疏孔疏孔的目的是为下管扫清障碍、保证井孔圆直、安全、可靠地下管。疏孔在换浆后进行,所用疏孔器是由一根钻杆上焊3~4个导正圈组成。圈的直径应比孔眼小20~30mm,圈的间隔为2m,其总长度应不短于8m。疏孔时,用钻杆将疏孔器下入孔底,如能顺利到底,则说明孔眼圆直;如中途下不去,则要提出疏孔器修整孔眼,直到疏孔器上下无阻为止。(3)井管安装井管安装,简称下管。是管井施工中最关键最紧张的一道工序。应防止发生诸如井管断落、错位、扭斜、甚至在下管过程中毁坏井管。因此,下管前必须做好准备,选择合适的下管方法。常见的下管方法如下。1)钻杆托盘下管法该法适用于非金属井管的安装,易于保证井管下直,所以使用较为普遍。钻杆托盘下管法其主要设备为托盘、钻杆、井架及起重设备。托盘是承托全部井管重量的主要工具,多为金属制造,上端为反丝扣锥形接头,借以与钻杆下端的反丝扣接箍相联,以便井管安装完毕后易于退出钻杆。该法安装井管要有两套起重设备,其中一套负荷较轻,只吊一根或一组井管。下管步骤为第一步:将第一根带反丝扣接箍的钻杆与托盘中心的反丝锥形接头在井口连接好。若单节井管远小于钻杆长度,可按钻杆长度将井管分组预按好,使其长度小于井管0.5m左右。然后将井管吊起套于钻杆上,徐徐落下,使托盘与井管端正连接在一起。第二步:把装好井管的第一根钻杆吊起后放入井内,将钻杆上端,用垫叉卡在井口枕木式垫轨上,摘下提引器准备起吊另一根钻杆。第三步:将第二根钻杆穿入第二次应下的井管内,并在其下端插有一圆形垫叉,准备起吊。第四步:吊起套有井管的第二根钻杆,对准已放入井内的第一根钻杆的上端接头。然后用另一套起重设备,单独将套的第二根钻杆上的井管提高一段距离,拿去圆形垫叉,对接好两根钻杆。再将全部钻杆起吊一段高度,拿去卡第一根钻杆的垫叉,使已放入井内的井管提出井口0.5米左右,与悬吊在上面的第二根井管对正接好之后,即将接好的井管全部下入井内。第二根钻杆的上端接头,再用垫叉卡在井口枕木上,摘掉提引器,准备提吊第三根钻杆上的井管。如此循环,直到下完井管。全部井管下完,待滤料围填一定高度,使井管在井孔中稳定后,方允许按正扣方向用人力徐徐转动钻杆,使之脱离托盘,然后将钻杆逐根提出井处。2)钢丝绳托盘下管法此法农用井最为常用,主要下混凝土管与砾石透水水泥管等较重的管材。①托盘。有钢板、钢筋混凝土和木材。吊重的钢丝绳有二根、三根和四根。固定钢丝绳的方法有一销钉法、三销钉法和四销钉和一根绳兜下法等。②销钉。销钉是用来固定兜底钢丝绳的专用工具,它用钢筋制成,直径30~60mm,长50~100cm,上端与直径为12.5~15.5mm钢丝绳连接。一个绳兜下法下管则不用销钉。③操作步骤。a、将托盘放在井口,穿上吊重钢丝绳(一根、二根、三根和四根均可)并用销钉穿上,使其受力;b、把要下入的第一节(或第一组)放在托盘上;c、轻轻吊起离井口,然后再徐徐下入井内(要求井管上口在地面以上0.5m左右);d、下入第二节(或第二组)管子,再徐徐下入井中,同样上井管口高出地面0.5m,直到把全部井管下入井内为止;e、放松起吊钢丝绳,将固定钢丝绳上提,使之销钉拔出;f、抽出起吊钢丝绳,然后填粒。3)悬吊下管法该法要求井管应有足够的抗拉强度,多用于金属井管的安装。它是用钻机的起重设备提吊进管,全部井管柱的重量由钻塔承担。井管的联接可采用钢箍丝扣联接法,或焊接法。主要设备有管卡子、钢丝绳套、井架和起重设备。管卡子及钢丝绳套是起吊井管时用的。下管步骤为第一步:将第一根进管底端安上木导向塞子,拧紧卡子准备起吊。第二步:将第一根井管套上钢丝绳套,吊入井孔内,管卡子置于井口方木上。同时,第二根井管已拧上管卡子准备起吊。第三步:卸下第一根井管上的钢丝绳套,起吊第二根井管已拧上管卡子准备起吊。第三步:卸下第一根井管上的钢丝绳套,起吊第二根井管,将其下端管口对准已下入井孔内的第一根井管的接箍并拧紧丝扣(或对口焊接)。然后将联接一起的井管吊起一小距离,卸下拧在第一根井管上的管卡子,即可将两根管全部下入井内,这时套在第二根井管上的管卡了又搁置在井口方木上。卸下套在第二根井管上的钢丝绳套,准备起吊安装第三根井管。如此循环,直至下完井管。为防止井管在井孔中不居中,贴于一侧井壁,从而影响滤料或封闭层材料填充厚薄不均,应在井管上装设扶正器,可由木材、钢材和竹片等制成,一般在孔底安装一道,视井的深度向上每隔20~30m再安设一至数道。(4)围填滤料填粒可增大滤水管直径(有填粒时单井涌水量按孔径计算)增加滤水管四周的有效孔隙率,减少进水时的水头损失,防止水井淤积,增加机井出水量,延长机井使用寿命。因此填粒围填得好坏是影响机井质量关键的一环。施工中应注意以下几点:1)滤料要严格按含水层标准粒径选择。并要清洁和筛分,确保滤料质量。2)井管全部下完后,核对含水层与滤水管是否对正,之后立即填料。以防泥浆沉淀、塌孔和填粒的错位。对于浅孔填料应一次填完。深孔应边填边校核其深度,以防填粒错位。3)填粒时四周均填,不能集中于一面,以防井管偏移。4)填粒过程中,可用钻杆向井内送入清水,使井管外泥浆向上浮动,这样可减少泥浆在填粒中的沉淀和避免发生缝塞。5)填粒超高要按规范确定,并要用测强或皮尺校核。(5)管外封闭井管外封闭一般有两种情况:一种是井管上部防污染封闭;另一种是有咸淡水地区的咸水层封闭。对上层防污染封闭应根据供水要求及粘土覆盖层厚度而定。封闭方法可采用半干半湿的2.5~3.0cm的粘土球。准备数量应比计划用量多25%左右。(6)洗井洗井的目的是为了清除井孔内和含水层中的泥浆及细小颗粒,同时破坏孔壁上的泥皮,以增大机井涌水量,洗井应在井后立即进行,防止泥浆与含水砂层胶结,减少出水量甚至机井报废。因此洗井是成井工艺中重要的一环。洗井方法很多,常用的有活塞洗井、空压机洗井、掏筒洗井和水泵洗井等。1)活塞洗井活塞洗井是破坏井孔泥浆壁,清除已渗入含水层泥浆的有效方法。活塞洗井注意事项:①活塞直径要由小变大,逐渐增至所要求的直径。木制活塞应在水中浸泡一昼夜后才能应用,以免活塞遇水膨胀卡于井内。②洗井应由第一含水层开始,每抽清一层,再转向下一层。切勿在刚开始就将活塞放到井底,以防泥砂将活塞埋住。③活塞提升速度,不宜过快以防损坏管子。但速度过慢洗井效果不好,一般应控制在0.5m/s~1.0m/s之间。④洗井时间,在粗砂以上含水层,可拉至井内不再进砂为止;在中、细砂含水层,则拉开泥壁抽清泥浆至进入少量细砂为止。然后改用抽筒掏出沉淀淤泥,再用水泵将水洗清为止。2)空压机洗井空压机为常用洗井设备,具有洗井干净、安全等特点。但安装较为复杂,洗井成本较高,且受地下水位的深度影响。常用空压机有两种:一种是9m3,另一种是6m3。选用哪一种应根据井孔结构、出水量、地下水位埋深等情况来确定。3)水泵洗井离心式水泵和深井泵洗井是目前农用机井最常用的洗井方法。它具有设备简单,装卸方便,洗井成本低,乡村均能自行解决等优点。一般讲,对第四纪砂层深井,原则上应采用活塞来破壁和空压机或水泵(包括深井泵)洗井。对于石灰岩地区在无空压机设备时,视地下水埋深可用离心泵或深井泵洗井。对于浅机井,不论砂层还是石灰岩均可用离心泵洗井。洗井时注意以下几点:①洗井泵的选择应是先小后大,逐渐加大抽水降深;②抽水时间应根据含水层分选情况,连续抽水不低于48小时,有条件时,可结合抽水试验进行;③为了加速含水层内泥浆的启动,可将出水管插入井管内洗一段时间,然后向井外排外。(7)试验抽水试验抽水是管井施工的最后一道工序,目的在于了解水位的下长值、涌水量大小,从而选用水泵类型和规格。1)试验抽水设备试验抽水的设备,主要包括水泵(或空压机)、量水堰(或水表)、电测水位计等。离心泵一般最大吸程为8.5米,仅适用于地下水位浅的井;深井泵或潜水泵能吸取深层水,出水也较均匀,但不适于涌水量较大的井;空压机在水位埋深不超过70米时,不受水位高低的限制,还可输送含砂量较高的水,但需大功率发动机,出水不够均匀。2)试验抽水要求①水位降深。试验抽水中的水位下降次数比抽水试验要求低,通常只进行一次下降。而抽水试验的水位下降次数,一般为3次,至少要2次。水位降深值的大小,主要决定于井的最大可能出水量。其最大降深值的确定,对于潜水含水层,采用其厚度的1/3~1/3;对于承压含水层,一般不超过其顶板高度。②抽水时间。试验抽水和抽水试验的延续时间,一般决定于当地的水文地质条件,在富水地区,水位、水量易于稳定,因而延续时间可以短一点;而贫水地区延续时间必须加长。因为在抽水过程中,井的影响半径逐渐扩大,必须在水的补给来源与井的出水量达到平衡时,水位才能确定。对试验抽水,要求动水位和出水量都达到稳定后,再连续抽水4~8h;试验抽水和抽水试验时,要连续抽水,不允许中间停歇,对于潜水层尤为重要。③观测内容。试验抽水和抽水试验的观测内容,包括静水位、动水位、恢复水位、出水量、含砂量以及抽水过程中的水质变化等。观测时,对水位、出水量都应要求达到稳定。在连续数小时内,出水量变化的差数,小于平均出水量的5%时,即可认为出水量已经稳定。连续测量水位三次,每次间隔时间当小时。在下列情况下,即可认为水位已经稳定:使用离心泵或深水泵时,其误差不超±10cm。此外,水质也应达到稳定。试验抽水或抽水试验结束后,应观测水位的恢复情况。最初1~2min一次,以后逐渐延长间隔时间。如水位在3~4h内,变化不超过1cm,即可认为水位已经恢复。(8)成井验交水井施工完毕,应进行详细的验交工作。验交应有以下几个方面。1)成井验交标准成井验交应遵照国家颁布规范中规定的质量标准进行鉴定,其标准如下。①井水含砂含。井水的含砂量,在抽完井筒内的存水以后30s内,粗砂层应砂到1/50000以下,中、细砂层地区则为1/20000以下。②出水量。凡在工业