地源热泵钻井工艺流程.doc

一、作业工具；1 无压磅、DN140自由钳两把、DN127自由钳两把、200KG铁铊、DN140套管、大扳手、12吋管子钳、24吋管子钳、钢卡、套筒扳手、梅花扳手、梅花改锥、克丝钳等 2钻进设备 2.1使用合格钻机，回转和给进系统工作必须正常，滑轨和机器之间不能有松旷。 2.2设备安装应符合质量标准。钻机必须正确水平安装在基台上，保证滑轮、立轴和孔的中心在一条直线上。 2.3钻具组配要合理。粗钻具与孔壁的间隙要小，可采用扶正器来加强钻具的稳定性，粗钻具长度要合理，一般为58m。钻具要准确、规范；不同岩层改换不同钻具；钻具不弯曲，不偏心。 二、钻孔准备 1了解并确定土壤地质条件。 2确定地下综合管线分布及设置情况，并做好明显的标识记号。 3平整土地，根据地埋管施工图，标示具体钻孔位置及总管管沟位置。 4确认钻孔支架打设位置。 5确认钻孔机械电源容量及供给情况。 6提供水源至钻孔现场。三、工程钻孔 1根据工程实际情况，随时填写记录表并及时分析土壤实际状况。 2预先挖好泥浆池，利于泥浆收集和清理。 3采用原浆混合黄沙、膨润土进行泥浆护壁，防止产生孔壁坍塌。 4采用地源热泵专用全液压钻井机，以确保钻孔深度和垂直度，钻孔实际深度要大于设计深度。 5 利用岩芯管取出岩芯，观察地质情况，从而选择不同的钻头。 6钻孔完毕后，应及时埋设管道并注浆回填。 7地埋管施工完毕后应及时对现场进行清理，以利于土建单位下一步工作的顺利进行。 四、钻机操作步骤 1下钻联动操作步骤 当钻场准备工作完成后，要实现下钻联动操作步骤是： 1）回转手柄处于中位，实现主副泵合流状态；2）起下钻功能阀手柄处于下钻位置，夹转联动与分离功能阀手柄处于夹转分离位置，副泵溢流加压给进与卡盘增压减压给进功能阀手柄置于副泵溢流加压给进位置； 3）操作起下钻手柄即可实现下钻联动功能。 2起钻操联动操作步骤完成钻进工作或需要起钻时，要实现起钻联动操作步骤是： 1）回转手柄处于中位，实现主副泵合流状态； 2）起下钻功能阀手柄处于起钻位置，夹转联动与分离功能阀手柄处于夹转分离位置，副泵溢流加压给进与卡盘增压减压给进功能阀手柄置于副泵溢流加压给进位置； 3）操作起下钻手柄即可实现起钻联动功能。 3夹转分离溢流给进操作步骤。 准备实现钻进时，要实现夹转分离溢流给进操作步骤是： 1）回转手柄处于中位，各功能阀手柄处于：下钻位置、夹转分离位置、副泵溢流加压给进位置； 2）操作起下钻手柄，将动力头置于机身前端位置，使油路产生高压，将夹持器张开，同时关闭夹持器主油缸上的截止阀，使夹持器始终保持张开状态； 3）将副泵组减压溢流阀阀杆逆时针旋开至动力头停止状态； 4) 将回转手柄置于回转位置，动力头产生回转； 5）逐渐旋转溢流阀螺杆，调整钻进所需压力。 4拧卸钻杆操作步骤。 准备实现起钻时，要实现拧卸钻杆操作步骤是： 1）起下钻功能阀手柄置于起钻位置；2）夹转分离与联动功能阀手柄置于夹转分离位置； 3）操作起下钻控制阀手柄往复操作，并且给动力头留出至少10cm的退扣距离； 4)操作控制阀反转手柄，实现退扣操作。 五 钻井工艺 地埋管土壤换热器的竖直孔采用冲洗正循环全面钻进法。钻进中对孔底岩石进行全面破碎，只要钻头还能工作就不断钻进而不提钻。钻头不断地破碎孔底岩石，产生大量岩粉堆积在孔底，同时又因钻头与岩石之间摩擦而积蓄了大量的热能，如不及时排除孔内岩粉和冷却钻头，钻进就无法继续进行。冲洗钻孔是钻进中的一个重要环节，冲洗不仅排除孔内岩粉和冷却钻头，而且利用冲洗介质的特殊性能来维护孔壁，保证正常钻进。有效地冲洗钻孔是保证正常钻进的必不可少的条件。冲洗介质总的来讲可分为以下三类： 气体利用高压空气吹洗钻孔，达到清除孔底岩粉的目的。 液体利用水泵将液体压送入孔内进行冲洗，以达到清除孔底岩粉和冷却钻头的目的。常用的有清水、乳状液、泡沫和人们常用的一种冲洗介质泥浆。粘土和水是组成水基泥浆的最基本原料，粘土的种类较多，以蒙脱石为主的膨润土，其水化性能强、吸附性能好是配制泥浆的优质材料。在松软壤土、硅藻土、粘土和黄土地层钻孔，借助泥浆泵自然造浆，将一定量的清水送入钻孔内，再从钻具或钻孔的环状间隙返回到地面的泥浆池，就这样清除岩粉和冷却钻头。经过几个环路，清水变成泥浆，对破碎地层的孔壁起保护作用，减轻了坍塌损坏程度，减轻了漏水量。对于复杂的地层，在钻孔中要特意配制泥浆进行冲洗，这样可以提高钻探效率，保证质量，降低成本。 泡沫由气体、液体及发泡剂等组成。在漏失地层可减轻漏失量。 钻井时泵量的大小应根据所钻岩层的性质，和所选择的钻压转速参数来确定，也就是由单位时间内所产生的岩粉量来确定。增大冲洗液量，对提高转速有一定的好处。如果冲洗液量不足时，孔底颗粒大的岩粉不能被冲洗，会造成孔底重复破碎量的增大，使破碎效率下降。 保持合适的粘度，可使泥浆有效悬浮固相颗粒和有效护井，稳定井孔。加入膨润土提高泥浆粘度，最佳粘度为40g/L左右。膨润土为高岭石、蒙脱石为主的粘土质，又名钠土。配浆时，要检查水的PH值，PH值为89的水能使膨润土造浆达到最佳状态。维持PH的最佳方法是加纯碱。泥浆中添加聚合物聚丙烯酰胺来提高粘度，增加润滑性，降低失水，防止失水量过大造成的井塌和缩孔的可能性。 六、钻孔理论 利用钻机和其他钻探设备向地下进行钻凿孔眼，目前采用较多的是机械方法钻孔，主要分冲击钻进、回旋钻进和冲击回旋钻进三种。冲击钻进是利用钻头凿刃，周期的对孔底岩石进行冲击，使岩石受到突然的集中冲击载荷而破碎，当孔底岩石粉达到一定数量后，应提起钻头，用专门工具将岩粉捞出清除，然后再下入钻头继续冲击，如此反复的进行冲击、捞砂，以加深钻孔。 回旋钻进是利用钻头在轴向压力和水平回转力同时作用下，在孔底以切削、压皱、压碎和剪切等方式粉碎岩石，被粉碎的岩屑、岩粉随冷却钻头的冲洗液及时带出孔外，孔深随钻进时间延长而增加。回旋钻进过程中可以控制钻压、转速及冲洗液量三个参数值，使钻进达到最好钻孔经济指标。 冲击回旋钻进是钻头在孔底回转破碎岩石的同时，施加以冲击载荷。冲击回旋钻进主要应用于坚硬岩石 地源热泵系统中的地埋管土壤换热器的垂直孔一般钻进在第一、二类松软岩石，如次生土、壤土、黄土、粘土等第四纪地层及泥炭、矽藻土等。破碎岩石容易，岩石研磨性小，钻进效率高，相应的缺点是孔内产生的岩粉多、岩粉颗粒大，有时孔壁易坍塌。此类岩石大都是塑岩层，都有粘性，钻进时易产生糊钻、憋水、缩径等现象，所以钻进时要解决的关键是憋水、糊钻，保持孔内清洁并保护孔壁等。应选用高转速、大泵量、较小钻压的钻进规则。如果钻进时遇到泥岩、泥质岩时，应选用小切削具钻头，采用钻压大、泵量大、转速快的规则。钻孔是地源热泵工程中的主要施工项目之一。松软、松散、软硬不均的第四季地层（粘土、粉砂、粗砂、砂砾、卵石）以及风化基岩。岩石性质的复杂多变必然导致钻孔方法的多样化。采用机械回旋式钻机，正循环方式冲洗钻进，不仅能高效率的适应复杂多变的地层，钻机成孔，而且还具有安装地埋管和孔的回填功能。因此要求钻机具备以下特点： 1地埋管钻孔数量多，密度大，孔径小，成孔速度快，钻进时间短，设备迁移频繁等特点，要求钻孔设备便于迁移、拆装。 2钻孔设备能简便的水平安装在基台上，并且确保滑轮、立轴、和孔轴呈一直线。 3钻孔设备要完成钻孔、成孔、安装和回填等多项工艺过程，要求实