第九章 水文钻探与成井工艺

工程钻探主讲人：杜振川

工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类

为了获得水文地质资料和开发地下水所进行的钻探工作，通称水文水井钻探。根据钻探的目的，有些孔为了获取水文地质资料，这样的钻孔称水文地质孔或水文勘探孔，简称水文孔。而另一些直径大的井，目的是为工农业供水，这样的井叫做供水井。因此，水文水井钻探可以分为水文钻探和水井钻探。工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类1、水文钻探水文钻探是以查明地下水的埋藏条件，运动规律，水质、水量以及水温等水文地质规律为目的的。达到普查、勘探地下水的储量，为合理的开发利用、保护或补给地下水提供所需的资料。以所处的水文地质勘探阶段、性质的不同，水文孔又分为以下几类：工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类1、水文钻探1）水文地质普查孔（简称水文地质孔）主要是获取地层情况，如地层的岩性、结构、地质构造和含水层的埋藏深度、厚度、性质等。一般用于未进行过水文地质工作的地区。通常采用常规的口径，进行取心钻探，满足钻探工程的六项指标——岩心采取率、校正孔深、孔斜、简易水文观测、原始记录和封孔等。工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类1、水文钻探2）水文地质勘探孔（简称勘探孔）在普查后已初步掌握地层、构造等情况的基础上，着重了解地下水的水量、水位、水质、水温等情况。为合理开发地下水及正确评价地下水而进行的工作，这就需要分层观测，分层抽试，单、群孔抽水等，借以达到正确划分含水层的组、段，地下水流向，补给关系，地下水下降漏斗等。工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类1、水文钻探3）探采结合孔在取得水文地质资料的基础上，为了合理开发地下水，进一步了解水文地质情况，同时考虑工农业急需，将已取得资料的孔（或取得部分资料）移交生产部门使用，作为开发井，同时在开采生产中进而取得地下水的资料。这样的孔既要满足收集水文地质资料的要求又要满足开采生产对水质、水量、卫生以及永久开采的要求。工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类2、水井钻探

为了供水的需要而进行的钻凿管井的钻探工程称水井钻探。水井钻探所形成的孔径大，因此称井。下井管专为供水的井称供水管井。随着大气水、地表水、地下水的“三水”统管工作的发展，水井钻探已超出了供水范围，它与地下水的补给、污水的排除、城市地面沉降与回升等工程联系起来了。工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类2、水井钻探工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

一、水文水井钻探的目的及分类2、水井钻探工程钻探学课件第九章水文水井钻探与成井工艺第一节概述

二、水文、水井钻探的特点水文、水井钻探的特点，概括为：1）地层复杂—水文、水井钻探大多工作在第四纪的卵砾层、砂层、粘土层或基岩裂隙层。这些地层给钻探工作带来的问题是塌坍、漏失和不易取芯等。故称为“复杂地层”，即发生事故多，效率低，钻进和采芯都困难的地层。工程钻探学课件第九九章章水水文文水水井井钻钻探探与与成成井井工工艺艺第一一节节概概述述二、、水水文文、、水水井井钻钻探探的的特特点点水文、水井钻钻探的特点，，概括为：2）钻孔结构构复杂—由于要获得得分层水文地地质资料，就就要求切断各各含水层之间间的水力联系系。因此，下下入套管的层层次多；钻孔孔直径大；止止水要求严格格；井身结构构复杂。3)钻进方法法多—由于地层复复杂，即使在在一个钻孔中中，往往会遇遇到迥然不同同的几种地层层，因此，使使用多种钻进进方法。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述二、水文、水水井钻探的特特点水文、水井钻钻探的特点，，概括为：4）设备型式式多—由于钻进方方法多，要求求钻进设备与与之相适应。。因此，当前前水文地质水水井钻探所用用的设备类型型繁多。5）劳动强度度大—由于水文地地质水井钻探探孔径大，破破碎岩屑多；；因此，给钻钻探工人增加加了劳动强度度。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构水文钻孔设计计包括：开孔直径、终终孔直径、钻钻孔深度、中中间套管的层层次结构和深深度、过滤器器的类型和规规格、止水方方法和抽水试试验、钻进工工艺和成井方方法等内容。。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构1、水文孔下下入孔内套管管的类型下入孔内的套套管类型综合合起来有五种种：孔口管1；导导向管2；开开采管3；过过滤管4；为了能使钻进进顺利进行而而下的套管称称技术套管5。。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构1、水水文孔孔下入入孔内内套管管的类类型孔口管管1是供加加固孔孔口而而用的的，孔孔口管管所下下的深深度，，依上上部岩岩石稳稳定情情况而而定，，一般般为2-3米。。管外外空隙隙用水水泥浆浆浇注注或用用粘土土固结结。工程钻钻探学学课件件第九章章水水文水水井钻钻探与与成井井工艺艺第一节节概概述三、水水文与与水井井的钻钻孔结结构1、水水文孔孔下入入孔内内套管管的类类型导向管管2除了保保证钻钻孔垂垂直以以外，，还要要封闭闭上部部无用用的含含水层层，或或防止止不稳稳定的的松散散岩石石层发发生漏漏失，，在钻钻进下下部岩岩层时时约束束钻具具而导导向。。当钻钻孔深深度为为300-500米米时，，下入入的深深度可可达70-100米米；当当钻孔孔不深深时（（100-150米米）导导向管管安装装6米米即可可。有有时导导向管管与技技术套套管为为同一一管柱柱，在在这种种情况况下导导向管管的深深度可可以增增加。。在另另一些些情况况下，，导向向管和和井口口管亦亦可合合二为为一。。工程程钻钻探探学学课课件件第九章水水文水水井钻探探与成井井工艺第一节概概述三、水文文与水井井的钻孔孔结构1、水文文孔下入入孔内套套管的类类型技术套管管也称中中间套管管5当钻进到到达目的的层之前前，出现现了意外外的含水水层或不不稳定岩岩层，有有坍塌或或严重漏漏失，严严重影响响继续钻钻进进时时才下技技术套管管。技术术套管是是为了解解决施工工技术而而下的套套管。因因此尽量量少下或或不下技技术套管管。工程钻探探学课件件第九章水水文水水井钻探探与成井井工艺第一节概概述三、水文文与水井井的钻孔孔结构1、水文文孔下入入孔内套套管的类类型开采管在在水文钻钻探中称称抽水管管3它有时代代替导向向管和技技术管封封闭上部部的无用用含水层层和不稳稳定岩层层。一般般开采管管下到目目的层的的顶板。。它是含含水层中中的水必必经之路路。工程钻探探学课件件第九章水水文水水井钻探探与成井井工艺第一节概概述三、水文文与水井井的钻孔孔结构1、水文文孔下入入孔内套套管的类类型过滤管（（也称过过滤器））4，安装在含含水层段段，地下下水经过过过滤管管流入孔孔内，再再经抽水水机达到到地面。。在过滤滤管以下下往往安安装一段段沉砂管管。工程钻探探学课件件第九章水水文水水井钻探探与成井井工艺第一节概概述三、水文文与水井井的钻孔孔结构2、水文文与水井井钻孔结结构水文、水水井钻孔孔结构是是高效施施工和优优质钻进进的前提提，也是是获取完完整的水水文地质质资料的的保证。。在相同的的地层条条件下，，由于钻钻孔的功功用不同同，可以以设计出出不同的的钻孔结结构；而而一个优优良的钻钻孔结构构设计，，可以适适应相当当范围的的地层条条件。因因此，钻钻探技术术水平的的高低，，也反映映在钻孔孔结构设设计上。。工程钻探探学课件件第九章水水文水水井钻探探与成井井工艺第一节概概述三、水文文与水井井的钻孔孔结构2、水文文与水井井钻孔结结构1）水文文地质普普查钻孔孔的结构构水文地质质普查钻钻孔要求求全孔取取芯，终终孔直径径一般为为110mm岩芯采采取率不不低于75%，直径径127mm的的套管是是做为必必要的护护孔管。。井口管管直径146mm的套套管或更更大。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构2、水文与水水井钻孔结构构2）水文地质质勘探钻孔的的结构水文地质勘探探孔主要是获获得水文地资资料。因此，，钻孔必须进进行抽水试验验，要求滤水水管直径不小小于108mm。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构2、水文与水水井钻孔结构构3）探采结合合钻孔的结构构探采结合孔其其特点是既要要满足勘探钻钻进的要求，，又要考虑成成井的需要。。探采结合钻钻孔的滤水管管多采用直径径146mm或更大的的滤水管。上上部井管应根根据下入井内内的深井泵体体直径的要求求而定。一般般井管直径比比深井泵公称称尺寸大一级级。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构2、水文与水水井钻孔结构构3）探采结合合钻孔的结构构工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构2、水文与水水井钻孔结构构4）水文地质质长期观测钻钻孔的结构水文地质长期期观测钻孔的的任务是在取取得水文地质质资料后，要要进行长期的的监测地下水水的活动情况况。因此，水水文地质长期期观测钻孔要要有较好的成成井工作，钻钻孔结构要设设计得合理。。工程钻探学课课件第九章水文文水井钻探与与成井工艺第一节概述述三、水文与水水井的钻孔结结构2、水文与水水井钻孔结构构5）供水水井井的井身结构构供水水井在井井径上要求要要大一些，其其管外止水密密封采用永久久性的封固。。供水水井由由于用户要要求不一，，使用的目目的也各异异，井管种种类繁多。。因此，在在设计井身身结构时都都应加以考考虑。工程钻探学学课件第九章水水文水井钻钻探与成井井工艺第一节概概述三、水文与与水井的钻钻孔结构2、水文与与水井钻孔孔结构5）供水水水井的井身身结构(1）浅供供水井（浅浅井）—浅浅供水井是是指深度在在60m以以内的农田田灌溉井。。井径一般般大于400mm的口径，，井管采用用铸铁管、、混凝土管管等。井身身结构多为为一径到底底。工程程钻钻探探学学课课件件第九九章章水水文文水水井井钻钻探探与与成成井井工工艺艺第一一节节概概述述三、、水水文文与与水水井井的的钻钻孔孔结结构构2、、水水文文与与水水井井钻钻孔孔结结构构5））供供水水水水井井的的井井身身结结构构(2)中中深深供供水水井井的的结结构构——当当井井深深超超过过l00m、、小小于于300m时时称称中中深深井井。。井井管管以以钢钢管管、、塑塑料料管管和和铸铸铁铁管管居居多多；；井井管管内内径径多多在在200——300mm。。工程程钻钻探探学学课课件件第九九章章水水文文水水井井钻钻探探与与成成井井工工艺艺第一一节节概概述述三、、水水文文与与水水井井的的钻钻孔孔结结构构2、、水水文文与与水水井井钻钻孔孔结结构构5）供水水水井的的井身结结构(3)深深供水井井的结构构—超过过300m的的供水井井称深井井。多用用于城市市供水、、工业供供水和一一些浅部部地下热热水的水水井。这这种井要要求管外外严格牢牢固地密密封，且且中间采采用多层层的技术术套管，，结构比比较复杂杂。工程钻探探学课件件第九章水水文水水井钻探探与成井井工艺第一节概概述三、水文文与水井井的钻孔孔结构2、水文文与水井井钻孔结结构5）供水水水井的的井身结结构(4）基基岩水井井的结构构—当开开发基岩岩中水时时，必须须将上部部地表水水或第四四纪的含含水层加加以封隔隔，以保保护基岩岩中水质质和量。。工程钻探探学课件件第九章水水文钻钻探与成成井工艺艺第二节钻钻进方方法钻进方法法冲击钻进进回转钻进进反循环钻钻进空气钻进进潜孔锤钻钻进等工程钻探探学课件件第九章水水文钻钻探与成成井工艺艺第三节成成井工工艺成井工艺艺：包括钻孔孔钻进结结束后的的冲孔、换换浆、安安装井管管、填砾砾、止水水、洗井井和抽试试等工艺过过程。成井工艺艺的目的的概括起起来为两两个方面面：其一一，将含含水层（（目的层层）的水水经过疏疏通而能能自由地地流入井井内；其其二，封封闭或隔隔离非目目的层，，以防止止地下含含水层的的水互相相串通或或污染含含水层。。这种有有选择的的疏通和和封闭，，是成井井工艺要要解决的的主要问问题。工程钻探探学课件件第三节成成井工工艺疏通目的的层，在在整个成成井工艺艺中占的的比重较较大。通通常采用用对准目目的层安安装滤水水管，因因此，有有人说滤滤水管是是水井的的“业务务区”，，成井工工艺中，，其它问问题都是是围绕着着滤水管管而开展展的。一、滤滤水管管滤水管管是安安装在在不稳稳定的的、但但要求求出水水的含含水层层段，，如砂砂层、、岩石石碎裂裂的断断层带带。滤滤水管管应该该是能能让含含水层层中的的水自自由而而通畅畅地流流人水水井内内，同同时又又要阻阻止砂砂或碎碎岩随随水流流人井井内，，简述述为：：滤水阻阻砂。。工程钻钻探学学课件件第三节节成成井工工艺一、滤滤水管管对滤水水管的的要求求，可可概括括为以以下几几点：：（1））具有有最大大的进进水面面积，，以减减少地地下水水经过过它时时的阻阻力。。（2）具有有足够大的的机械强度度，能满足足安装井管管时的负荷荷和抵抗地地层的压力力。（3）最大大限度的耐耐腐蚀能力力和不因滤滤水管被腐腐蚀而影响响水质的卫卫生要求。。（4）具有有良好的滤滤水挡砂能能力，滤水水孔不易被被地层中的的物质堵塞塞。（5）具有有安装方便便、成本低低廉以及取取材容易等等。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管1、滤水管管的类型和和结构1）骨架式式滤水管骨架式滤水水管除独立立用作滤水水管外，还还常作为其其它类型的的滤水管的的骨架。根根据所开的的健水孔的的形状，骨骨架式滤水水管有三种种型式。（1）圆孔孔滤水管：：圆孔滤水水管是在井井管上利用用钻床打眼眼加工制成成，圆孔交交错排列。。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管1、滤水管管的类型和和结构1）骨架式式滤水管（1）圆孔孔滤水管：：工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管1、滤水管管的类型和和结构1）骨架式式滤水管（1）圆孔孔滤水管：：圆孔滤水管管的圆孔直直径d取决决于含水层层颗粒的大大小及其均均匀度，一一般常为10-20mm左左右。若作作为其它类类型滤水管管的骨架，，则d可取取大些。孔孔间距决定定于d，一一般取a=(2.5-3.0)d孔隙率对于于钢质滤水水管可制成成孔隙率在在30%以以上，铸铸铁滤水管管可在23%左右右；石棉水水泥滤水管管则在15-16%工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水水管1、滤水水管的类类型和结结构1）骨架架式滤水水管(2)条条缝式滤滤水管条缝的宽宽度取决决于含水水层的粒粒度，其其标准宽宽度为2.02.53.04.0mm长度度一般制制成150mm，各排排条缝之之间距离离为10-20mm工程钻探探学课件件第三节成成井工工艺一、滤水水管1、滤水水管的类类型和结结构1）骨架架式滤水水管(3)筋筋条滤水水管：筋筋条滤水水管是在在滤水管管两接头头间焊以以直径为为10-16mm的钢钢筋或三三角形的的钢条。。围成圆圆柱形，，长约3-4m。其内内每隔一一米左右右焊一支支撑圈，，以增加加其刚度度。工程钻探学课课件第三节成井井工艺一、滤水管1、滤水管的的类型和结构构2）缠丝滤水水管缠丝滤水管是是在骨架滤水水管外缠以金金属丝而成。。倘若骨架管管是圆孔滤水水管或条缝滤滤水管，为使使水流通畅在在管外每隔40-50mm焊上直径径6mm的垫垫筋，然后再再缠金属丝。。工程钻探学课课件第三节成井井工艺一、滤水管1、滤水管的的类型和结构构3）包网滤水水管包网滤水管制制作方法与缠缠丝滤水管采采用的骨架管管相同，只是是外表不缠丝丝而包以过滤滤网而成。工程钻探学课课件第三节成井井工艺一、滤水管1、滤水管的的类型和结构构4）砾石滤水水管选取适合的砾砾石并充填于于骨架管与含含水层之间，，使形成一个个人工砾石过过滤层，以增增大水井的过过滤半径。其其骨架管常是是骨架滤水管管、缠丝滤水水管或特制的的筐架。工程钻探学课课件第三三节节成成井井工工艺艺一、、滤滤水水管管1、、滤滤水水管管的的类类型型和和结结构构5））贴贴砾砾雄雄水水管管贴砾砾滤滤水水管管简简称称贴贴砾砾管管，，这这种种滤滤水水管管是是在在骨骨架架管管外外将将砾砾料料、、粘粘合合剂剂、、石石膏膏等等物物质质，，按按一一定定比比例例在在模模具具里里加加压压、、固固化化而而成成。。6））玻玻璃璃钢钢滤滤水水管管玻璃璃钢钢滤滤水水管管是是采采用用热热固固性性树树脂脂浸浸渍渍玻玻璃璃纤纤维维机机械械缠缠绕绕一一次次成成型型。。工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺一、、滤滤水水管管1、、滤滤水水管管的的类类型型和和结结构构7））塑塑料料滤滤水水管管近年年来来在在国国外外采采用用塑塑料料制制成成滤滤水水管管，，发发展展很很快快。。塑塑料料滤滤水水管管形形式式很很多多，，可可以以适适应应不不同同的的地地层层条条件件。。塑塑料料滤滤水水管管具具有有成成本本低低，，成成型型快快和和适适应应面面广广等等特特点点。。工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺一、、滤滤水水管管1、、滤滤水水管管的的类类型型和和结结构构除上上述述的的滤滤水水管管以以外外，，我我国国还还使使用用着着很很多多种种其其它它类类型型的的滤滤水水管管。。如如石石棉棉水水泥泥滤滤水水管管，，水水泥泥砾砾石石滤滤水水管管、、炉炉渣渣水水泥泥滤滤水水管管等等等等。。这这些些滤滤水水管管的的特特点点是是加加工工制制造造较较容容易易，，成成本本低低廉廉但但重重量量大大，，故故多多用用于于农农田田灌灌溉溉水水井井。。工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺一、、滤滤水水管管2、、滤滤水水管管的的选选择择选择择滤滤水水管管时时主主要要依依据据是是含含水水层层的的结结构构特特征征和和地地下下水水的的性性质质。。当当然然，，也也应应考考虑虑材材料料来来源源和和成成本本因因素素。。通常常是是根根据据含含水水层层构构造造的的结结构构特特征征来来确确定定滤滤水水管管的的类类型型，，而而滤滤水水管管的的材材料料主主要要依依据据地地下下水水性性质质来来选选择择。。工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺一、、滤滤水水管管2、、滤滤水水管管的的选选择择工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺一、、滤滤水水管管3、、滤滤水水管管主主要要尺尺寸寸的的确确定定1））滤滤水水管管的的长长度度生产产实实践践表表明明，，较较长长的的滤滤水水管管在在抽抽水水过过程程中中的的进进水水规规律律是是，，滤滤水水管管由由上上部部而而往往下下，，其其进进水水量量逐逐渐渐减减少少的的。。可可以以有有最优进进水段段、一一般进进水段段和不不进水水段三个段段落。。因此此，在在一定定量的的抽水水条件件下，，滤水水管的的有效效长度度是有有限度度的。。同时，，注意意水井井抽水水时出出现的的动水水位，，无论论在任任何情情况下下，井井内最最大水水位降降时的的动水水位，，不能能降至至滤水水管的的顶端端。工程钻钻探学学课件件第三节节成成井工工艺一、滤滤水管管3、滤滤水管管主要要尺寸寸的确确定1）滤水管管的长度如果涌水量量已经确定定，滤水管管的类型已已经选好。。此时，滤滤水管的长长度与含水水层厚度有有关。当含水层很很薄或涌水水量要求相相当大时，，滤水管的的长度与含含水层厚度度相等。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定1）滤水管管的长度当含水层相相当大（大大于l0m以上）滤滤水管的有有效长度，，可按下式式计算：L=alg(1+Q)式中：L———滤水管管的有效长长度，a——校正正系数，与与含水层和和井结构有有关，一般般取17Q—设计的的涌水量，，1/s工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定2)滤水水管的滤水水孔（间隙隙）和孔隙隙率滤水孔（间间隙）尺寸寸取决于含含水层砂砾砾的有效粒粒度。若滤滤水管外面面填砾时，，滤水孔的的大小应当当保留住90％或更更多的填砾砾。若滤水管外外不填砾而而直接接触触天然含水水层，滤水水孔的拟定定应根据取取自含水层层的砂样的的筛分资料料来确定。。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定2)滤水水管的滤水水孔（间隙隙）和孔隙隙率对于均匀细细砂组成的的含水层，，滤水孔能能挡住40—50％％的砂粒即即可。在均匀粒度度的粗砂和和砾石层选选择滤水孔孔时，滤水水孔的尺寸寸可按档砂砂的30——50％来来选取。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定2)滤水水管的滤水水孔（间隙隙）和孔隙隙率孔隙率是衡衡量滤水管管滤水性能能优劣的指指标。孔隙隙率大，则则进水面积积相对地也也大，水经经滤水管的的阻力就小小。但是，，过大的孔孔隙率必然然影响滤水水管的强度度。滤水管的孔孔隙率应与与地层的给给水度相吻吻合。因此此，在选择择滤水管孔孔隙率时至至少不应小小于地层的的给水度。。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定3)进水水速度地下水在滤滤水管周围围以大的进进水速度，，流动时，，会使压力力降低。地地下水的压压力降低，，使溶解在在地下水中中的二氧化化碳逸出，，于是出现现不溶于水水的碳酸盐盐类沉淀在在滤水管周周围。使滤滤水管的滤滤水孔和周周围的天然然过滤层的的孔隙被堵堵塞，当一一部分滤水水孔堵塞后后，水流速速度会更加加剧烈，这这种恶性循循环是造成成滤水管报报废的主要要原因。当当然，如果果地下水含含有其它杂杂质或铁细细菌时，结结垢和腐蚀蚀将会同时时产生。工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定3)进水水速度为防止滤水水管被腐堵堵塞或防止止地层砂在在井运行时时进入井内内，而控制制地下水流流入井内的的速度，此此设计速度度称之为最大允许进进水速度，，或称安全全流速。式中：V最最大应许进进水速度K含水层的的渗透系数数工程钻探学学课件第三节成成井工艺一、滤水管管3、滤水管管主要尺寸寸的确定式中：Q——设计的涌涌水量L—滤水管管的长度m—滤水管管的孔隙率率v——最大允许许进水速度度滤水管的直直径（包括括填砾的外外径）确定定后，即可可确定钻井井的终孔直直径。4）滤水管管的直径滤水管的长长度，滤水水管的孔隙隙率和最大大允许进水水速度后。。滤水管的的直径可根根据所要求求的涌水量量，由下式式算出：工程钻探学学课件第三节成成井工艺井管的安装装工作，在在成井工艺艺中是重要要的一环，，它直接地地影响成井井的质量。。在井管安安装过程中中，稍不注注意，很容容易发生井井管和滤水水管错位、、脱落、断断裂、扭斜斜或中途堵堵塞等事故故。这些事事故处理起起来很繁且且易影响成成井质量，，甚至引起起整个井的的报废。因因此，必须须采取谨慎慎的态度，，做好各项项淮备工作作。二、井管的的安装工程钻探学学课件第三节成成井工艺1、井管安安装前的准准备工作安装井管，，准备工作作包括以下下各项：（1）冲孔孔换浆———钻孔钻到到预计深度度后，井内内泥浆粘度度大并含有有大量的岩岩屑，井壁壁有较厚的的泥皮。如如果在这种种情况下安安装井管，，滤水管的的滤水孔有有可能被堵堵塞或井管管放不到预预计深度，，造成滤水水管与含水水层错位，，或给填砾砾、洗井带带来很大困困难，甚至至使水井不不出水而报报废等。在在井管安放放于井中前前，应该将将井内岩粉粉冲洗干净净。二、井管的的安装工程钻探学学课件第三节成成井工艺1、井管安安装前的准准备工作(2)校正正井深———要精确的的测量井的的深度，特特别是含水水层的深度度，以保证证准确的安安装井管和和滤水管。。必要时，，应采用物物探测井来来进一步校校正钻进过过程中取样样的淮确性性。（3）探井井——与校校正井深的的同时，用用大于井管管直径的探探孔器进行行探孔，也也可以用井井径仪探井井，以查明明井壁是否否规整、圆圆滑和有无无“狗腿””井段。二、井管的的安装工程钻探学学课件第三节成成井工艺1、井管安安装前的准准备工作(4)检查查起重设备备、工具和和管材———对在井管管安装过程程中所使用用的设备上上的部件、、绳卡以及及螺钉等，，都要进行行认真检查查。同时，，应对安装装于井内的的管材的丝丝扣、接头头和排放次次序都要进进行仔细检检试。二、井管的的安装工程钻探学学课件第三节成成井工艺在各项准备备工作确保保无误后，，方可开始始进行井管管的安装。。2、、井井管管安安放放方方法法将井井管管安安放放入入井井内内的的方方法法很很多多，，应应根根据据成成井井的的深深度度、、井井管管的的材材质质、、起起重重设设备备的的能能力力等等选选择择确确定定。。如如钻钻机机提提吊吊安安装装井井管管方方法法；；钻钻杆杆托托盘盘安安装装井井管管等等。。二、、井井管管的的安安装装工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺三、、填填砾砾填砾砾是是对对着着含含水水层层的的滤滤水水管管周周围围进进行行人人工工围围填填砾砾料料，，使使其其在在滤滤水水管管和和砾砾层层之之间间形形成成一一个个人人工工过过滤滤层层，，以以增增大大滤滤水水管管及及其其四四周周的的有有效效孔孔隙隙率率。。从从而而达达到到减减少少进进水水时时水水头头损损失失和和稳稳定定过过滤滤层层结结构构，，增增大大水水井井的的出出水水量量和和延延长长水水井井的的使使用用年年限限。。这这种种成成井井技技术术在在成成井井工工艺艺上上叫叫““填填砾砾””。。工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺三、、填填砾砾1、、砾砾料料的的选选择择选择择砾砾料料时时，，应应确确定定：：砾砾料料的的直直径径、、砾砾料料的的均均匀匀度度和和砾砾料料的的质质量量。。1））砾砾料料的的直直径径通过过大大量量的的室室内内试试验验和和野野外外现现场场观观察察，，找找到到了了砾砾料料直直径径与与含含水水层层砂砂粒粒直直径径间间的的关关系系，，即即砾砾石石应应比比砂砂直直径径大大多多少少倍倍才才能能挡挡住住砂砂而而形形成成好好的的滤滤层层。。世世界界各各国国在在不不同同的的条条件件下下以以不不同同的的方方法法，，得得到到了了近近乎乎相相同同的的结结论论：：其其比比值值在在4-8的的范范围围，，以以6为为最最佳佳。。工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺三、、填填砾砾1、、砾砾料料的的选选择择1））砾砾料料的的直直径径天然然含含水水层层的的砂砂样样都都是是通通过过筛筛分分，，来来确确定定它它的的规规格格等等级级的的。。以以过过筛筛颗颗粒粒累累计计重重量量占占总总重重量量的的50％％的的筛筛孔孔直直径径，，代代表表该该砂砂样样的的标标准准直直径径，，记记作作d50砾料料也也以以同同样样方方法法规规定定，，记记作作D50按下下式式确确定定砾砾料料直直径径：：D50=(4——10)d50工程程钻钻探探学学课课件件第三三节节成成井井工工艺艺三、、填填砾砾1、、砾砾料料的的选选择择2））砾砾料料的的均均匀匀度度砾料料的的均均匀匀度度主主要要涉涉及及用用一一种种规规格格的的砾砾料料还还是是用用多多种种规规格格的的砾砾料料，，即即是是混混合合填填砾砾与与均均匀匀填填砾砾？？室室内内试试验验证证明明了了均均匀匀砾砾料料无无论论在在渗渗透透性性和和孔孔隙隙度度上上皆皆优优于于混混合合砾砾料料。。3））砾砾料料的的质质量量砾料料应应该该是是干干净净的的、、滚滚圆圆的的、、光光滑滑的的河河砂砂。。工程程钻钻探探学学课课件件第三节节成成井工工艺三、填填砾1、砾砾料的的选择择4）砾砾料估估算填砾高高度：：考虑虑到洗洗井、、抽水水过程程砾料料下沉沉，填填砾高高度要要超过过滤水水管上上端一一定高高度。。否则则，经经过洗洗井、、抽水水后，，砾料料会更更加密密实而而下沉沉，露露出过过滤器器而出出现涌涌砂现现象。。工程钻钻探学学课件件第三节节成成井工工艺三、填填砾1、砾砾料的的选择择4）砾砾料估估算砾料的的数量量应与与需要要填砾砾的井井段的的环状状体积积相等等。砾料需需用量量可用用下式式估算算：Q=0.785(D2-d2)LkQ—需需要砾砾料数数量，，D—井井径d—井井内滤滤水管管的外外径L—填填砾井井段长长度k—超超径、、下沉沉系数数，一般k＝1.2—1.5,工程钻钻探学学课件件第三节节成成井工工艺三、填填砾1）静静水填填砾法法—浅浅井填填砾2、填填砾方方法填砾前前先进进行彻彻底换换浆，，然后后停泵泵填砾砾，孔孔中的的冲洗洗液处处于静静止状状态，，向井井管四四周进进行填填砾，，故称称静水水填砾砾法。。2）抽抽水填填砾法法—中中深井井填砾砾抽水填填砾是是利用用空压压机抽抽水，，将抽抽水管管下至至滤水水管底底部以以上0.5m处处，进进行反反循环环抽水水；同同时在在井管管外部部进行行投砾砾，砾砾料随随着反反循环环水流流而高高速下下降，，沉落落在滤滤水管管周围围。工程钻钻探学学课件件第三节节成成井工工艺三、填填砾2、填填砾方方法3）钻钻杆泵泵入法法—深深井填填砾砾料混混入冲冲洗液液，用用钻杆杆在井井管外外泵入入。工程钻钻探学学课件件第三节节成成井工工艺四、止止水在水文文地质质钻孔孔和一一些供供水井井中，，对目的层以以外的地层层进行封闭闭和隔离，，以防止对对目的层干干扰和污染染，为此目目的所进行行的工作称称止水。止水的方式式方法很多多，概括起起来可分为为：临时止止水和永久久止水两种种。工程钻探学学课件第三节成成井工艺四、止水1、临时止止水临时止水，，应用于在在一个钻孔孔要对两个个以上的目目的层进行行测试时，，或该目的的层取完资资斜后并无无保存钻孔孔必要时，，而采用的的止水方法法。临时止止水材料除除要求可靠靠性、不污污染地下水水外，还应应有利于套套管的起拔拔。常用的的止水材料料有：海带带、桐油石石灰、橡胶胶制品等。。工程钻探学学课件第三节成成井工艺四、止水2、永久止止水永久止水用用于供水井井中。主要要封闭有害害含水层，，以防止水水质恶化。。通常采用用粘土、水水泥等永久久性材料。。工程钻探学学课件第三节成成井工艺四、止水3、止水质质量的检查查1）水位差差检查法当止水物发发生效用后后，管内外外静止水位位即发生变变化，如果果相邻的含含水层压力力相差不大大，可以采采用向某一一含水层抽抽水或注水水，测量含含水层的静静水位有无无变化来检检查止水质质量。工