[发明专利]一种在巨厚漂卵石地层中大直径工程井成孔施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在巨厚漂卵石地层中大直径工程井成孔施工方法，属于建设施工技术领域。

背景技术

目前，国内大直径工程井漂卵石层的施工方法主要采用两种方法：一是采用大型工程钻机，利用滚刀钻头或刮刀钻头钻进漂卵石层，该方法施工时漂卵石随钻头在孔内滚动、滑移，漂卵石不易破碎，出现蹩钻等情况，钻进效率低，且对钻具磨损严重，增加工程成本，同时，由于漂石粒径较大，不能及时从孔内排出，导致孔内堆积越来越多的大直径的漂卵石，使钻孔更加困难；二是采用冷冻法，该方法需要人工井下作业，作业条件差，安全风险大，所需电力、能源耗费较高。此外，漂卵石层多为富含水层，不利于使用该方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在巨厚漂卵石地层中大直径工程井成孔施工方法，克服了现有技术成孔效率低、钻具磨损严重的不足，同时避免人员井下作业，保证了施工安全。

本发明的构思是这样的；本发明利用回转钻机钻进工艺，使用冲抓锥抓取漂卵石进尺并完成大直径工程井巨厚漂卵石层的成孔。

具体地，本发明所说的在巨厚漂卵石地层中大直径工程井成孔施工方法包括以下步骤：

(1)利用泥浆护壁，回转钻机进行前导孔钻进；

(2)前导孔钻进穿过漂卵石层层底后，更换钻头进行扩孔钻进；

(3)前导孔被扩孔钻进掉落的漂卵石及钻渣填满后提钻；

(4)制作冲抓锥；

(5)安装井架、冲抓锥，进行冲抓成孔；

(6)使用冲抓锥将孔内漂石抓出后，利用回转钻机正常钻进，至成孔完成。

本发明中，前导孔直径稍大于冲抓锥有效工作直径。

本发明的工艺原理：本发明利用回转钻机泥浆护壁、反循环排渣钻进成孔，先进行前导孔钻进，钻至漂卵石地层层底，然后使用扩孔钻头进行扩孔，将无法破碎的漂卵石掉入前导孔内，再利用与钻孔直径相匹配的冲抓锥进行冲抓成孔，将掉入前导孔内的漂卵石抓出。

本发明施工过程详细描述如下：

工艺流程见附图1。图1中虚线框内流程为重复施工部分。

操作要点如下：

(1)钻孔要点

钻机选择时主要考虑扭矩和提升能力，一般要求钻机扭矩＞100KN·M，提升能力＞1200KN。根据钻孔直径和表土情况确定锁口直径和深度，一般锁口内径应大于钻孔直径20～40cm，锁口深度为2.0～3.0m，锁口可采用砖砌或混凝土浇筑施工，当表土为砂层时，可将锁口和钻机基础采用混凝土浇筑成整体。钻机基础应根据钻机底盘尺寸及移动要求施工。在每口竖井周围分别开挖泥浆池，泥浆池的容积不小于钻孔体积，泥浆池应分设成2～3个沉淀池、循环池，以保证钻碴充分沉淀和优质泥浆的钻进循环。采用水、膨润土和外加剂制备泥浆，其配比为水∶膨润土∶纯碱∶PAM＝1000∶80～100∶4～6∶0.1～0.2。配制泥浆的性能指标为：粘度20～24s，比重1.03～1.08，PH值8～10，含砂率≤0.5％，胶体率≥98％，失水量≤15ml/30min，泥皮厚度＜1.5mm/30min。泥浆在专用的泥浆搅拌桶中配制，泥浆搅拌速度快，配制均匀，配制时首先按照配比加入水，然后加入膨润土、纯碱、PAM，配好后存入储浆池内。钻机就位前在锁口上标出井位中心，就位后应调整使钻机底盘水平，

并保证钻机动力头中心与井孔中心在同一铅垂线上，其偏差不得大于10mm。开钻前先对设备进行安装调试，对机械进行详细检查和润滑保养，确保设备保持良好的工作状态。

进行前导孔钻进时，钻孔直径一般小于3.5m，具体直径可根据冲抓锥有效工作半径确定。前导孔直径稍大于冲抓锥有效工作直径。利用泥浆护壁，回转钻机进行前导孔钻进，钻孔半径不大于冲抓锥有效工作半径。在漂卵石层钻进时使用滚刀钻头。开孔阶段，采用低压、慢转，正循环排渣钻进，当孔深满足气举沉没比要求时，宜改用气举反循环排渣钻进。钻进过程中随时注意观察钻机运转情况和排渣情况，及时调整钻进参数。泥浆的冲洗量首先需满足泥浆在钻杆中上返速度的要求，泥浆在钻杆中的上返速度一般取V＝2～3m/s。