CN103883291B - 水文水井管内投砾成井设备及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水文水井管内投砾成井设备及施工方法，属于水文水井技术领域。它包括如下步骤：钻孔完工之后，选好取水层，在井孔内依次设置好串联的沉砂管、滤水管、水文水井管内投砾成井设备、带有若干注浆孔的井管；在沉砂管与滤水管的连接处的管壁四周、排砂孔上方的井管与孔壁之间分别缠绕缓膨橡胶；将滤料从井管充投入，滤料从排砂孔到达滤水管外环形四周；从井管内进行第一次注浆，封闭排砂孔，至井管内的水泥柱液面低于所述注浆孔处；待水泥充分凝固后，从井管内进行第二次注浆，封闭注浆孔以及其余井段；待水泥充分凝固后，下钻取出管内堵塞及杂物；洗井，疏通含水层。
Description
技术领域
本发明属于水文水井技术领域，具体涉及一种水文水井管内投砾成井设备及施工方法。
背景技术
近年来，随着工农业的发展,特别是遇到干旱等天灾时，对地下水资源的开发利用率越来越大，导致地下水位持续下降，因而只有加深建井深度才能更多的获取地下水资源。同时也需要增加井深才能找到缓解旱情的地下水。现有的填砾工艺方法有：1：静水填砾法，填砾时，井孔中的冲洗液处于相对静止状态，均匀的由井管四周填入，填入速度不宜太快，以防止中途堵塞出现“搭桥”现象。此法仅适用于浅井和稳定含水层。2：注水填砾法，将钻具下入井管内，密封管口开泵送水，当冲洗液通过滤水管进入井管与井壁之间的环状间隙从井口返出时，即可边送水，边围填砾料。3：抽水填砾法，利用空压机进行反循环抽水，同时在井管外部进行投砾。此法填砾比较密实，但是需防止井壁卡堵及坍塌。以上方法都只适用于浅井及中深井，并且在施工过程中必须控制好投砾速度，同时如果井壁不稳定（如水敏性地层、破碎地层等），在填砾过程中，特别是采用注水和抽水填砾法，极易因井壁卡堵坍塌或者缩径而造成填砾失败。因此当井深超过一定深度的时候，使用现有的填砾方法难以达到成井要求，因此有必要发明一种新的填砾工艺，来满足各种井的填砾施工要求。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种水文水井管内投砾成井设备及施工方法。克服以上局限性，且无论建井深度多少，在较低成本投入下，完全能有效地满足填砾成井施工要求。
本发明采用的技术方案是：一种水文水井管内投砾成井设备，包括短套管，所述短套管内设有柱形的堵塞，所述堵塞内部沿轴向开有上下两端与外界相连通的孔道，所述孔道的中间段形成口径先增大后减小的空腔，所述空腔内设有阀球，所述阀球的外径大于孔道的内径，所述空腔内口径最大处横向设有限位网，所述堵塞上端设有导向弧板分隔塞，所述孔道延伸贯穿所述导向弧板分隔塞内部，所述导向弧板分隔塞侧壁形成上小下大的渐变的倾斜导向面，所述短套管上与所述倾斜导向面相对应处开有若干排砂孔。
进一步优选的结构，所述倾斜导向面最下沿与排砂孔最下沿相平。
进一步优选的结构，所述短套管上端部为短套管母扣端，短套管下端部为短套管公扣端。
进一步优选的结构，所述堵塞和导向弧板分隔塞材料为杉木或可膨胀塑料制品。
进一步优选的结构，所述限位网为金属纱网或网格型钢筋网。
进一步优选的结构，所述阀球为金属或塑料材质的球状结构。
一种水文水井管内投砾成井施工方法：其特征在于:它包括以下步骤：
(1)、钻孔完工之后，选好取水层，在井孔内依次设置好串联的沉砂管、滤水管、水文水井管内投砾成井设备、带有若干注浆孔的井管；
(2)、在沉砂管与滤水管的连接处的管壁四周、排砂孔上方的井管与孔壁之间分别缠绕缓膨橡胶；
(3)、将滤料从井管投入，滤料经过水文水井管内投砾成井设备的导向弧板分隔塞的倾斜导向面，从排砂孔到达滤水管外环形四周；
(4)、从井管内进行第一次注浆，封闭排砂孔，至井管内的水泥柱液面低于所述注浆孔处；
(5)、待水泥充分凝固后，从井管内进行第二次注浆，封闭注浆孔以及其余井段；
(6)、待水泥充分凝固后，下钻取出管内堵塞及杂物；
(7)、洗井，疏通含水层。
进一步优选的结构，所述文水井管内投砾成井设备上端的短套管母扣端与若干段套管依次螺纹连接构成井管，所述文水井管内投砾成井设备下端的短套管公扣端与滤水管螺纹连接。
进一步优选的结构，所述注浆孔所处的位置高于所述排砂孔上方的井管与孔壁之间的缓膨橡胶的位置。
本发明无论井的深度多少，都可以快速填砾且较密实，有效增大滤水管四周的孔隙率和透水性，减少进水时的水头损失，延长水井的使用寿命；施工成本低廉，将填砾与止水分隔固井一体化操作，根据工程需求隔离各含水层或漏失层，防止含水层之间相互串通干扰。
附图说明
图1是本发明水文水井管内投砾成井设备结构示意图；
图2是本发明结构示意图；
图3是管内投砾状态示意图；
图4是第一次注浆状态示意图；
图5是第二次注浆状态示意图；
图6是扫塞成井后状态示意图。
图中，1—短套管母扣端；2—短套管公扣端；3—排砂孔；4—限位网；5—孔道；6—空腔；7—堵塞；8—导向弧板分隔塞；9—阀球；10—缓膨橡胶；11—滤水管；12—沉砂管；13—井管；14—注浆孔；15—滤料；16—水泥浆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，一种水文水井管内投砾成井设备：包括短套管，所述短套管内设有柱形的堵塞7，所述堵塞7内部沿轴向开有上下两端与外界相连通的孔道5，所述孔道5的中间段形成口径先增大后减小的空腔6，所述空腔6内设有阀球9，所述阀球9的外径大于孔道5的内径，所述空腔6内口径最大处横向设有限位网4，所述堵塞7上端设有导向弧板分隔塞8，所述孔道5延伸贯穿所述导向弧板分隔塞8内部，所述导向弧板分隔塞8侧壁形成上小下大的渐变的倾斜导向面，所述短套管上与所述倾斜导向面相对应处开有若干排砂孔3。
上述方案中，所述倾斜导向面最下沿与排砂孔3最下沿相平。
上述方案中，所述短套管上端部为短套管母扣端1，短套管下端部为短套管公扣端2。所述堵塞7和导向弧板分隔塞8材料为杉木或可膨胀塑料制品。所述限位网4为金属纱网或网格型钢筋网。所述阀球9为金属或塑料材质的球状结构。
如图2—图6所示，一种水文水井管内投砾成井施工方法：
(1)、钻孔完工之后，根据地质情况，选好取水层，在井孔内依次设置好串联的沉砂管12、滤水管11、水文水井管内投砾成井设备、带有若干注浆孔14的井管，其中，所述文水井管内投砾成井设备上端的短套管母扣端1与若干段套管依次螺纹连接构成井管13，所述文水井管内投砾成井设备下端的短套管公扣端2与滤水管11螺纹连接。
(2)、在沉砂管12与滤水管11的连接处的管壁四周、排砂孔3上方的井管13与孔壁之间分别缠绕缓膨橡胶10，充分密封沉砂管与滤水管接头处环形间隙，所述注浆孔14所处的位置高于所述排砂孔3上方的井管13与孔壁之间的缓膨橡胶10的位置的距离不小于0.5m。
(3)、选择滤料15，滤料即砾料应选择干净的、滚圆的、光滑的且均匀的砂砾，其直径根据含水层砂粒直径确定，一般选择砾石与含水层砂粒直径比值在4～8的范围，以6为最佳，在深井和热水井中的砾料，如果杂质较多，应将砾料进行酸处理后再填砾，选好砾料之后，根据填砾厚度和高度，准备好砾料，将砾料从通过投砂管即井管13连续投入，经过水文水井管内投砾成井设备的导向弧板分隔塞8的倾斜导向面，从排砂孔3到达滤水管11外环形四周，然后泵入清水，充分密实砾料，砾料通常采用绿豆砂。
(4)、注水泥浆16，目的是封闭排砂孔3，以及提高堵塞7的承载力，第一次注浆在填砾结束之后立即进行，此时缓膨橡胶10已基本完全膨胀，注浆量数量根据环空间隙计算确定，保证管井管内水泥柱液面低于注浆孔14。
(5)、第一次注浆结束48小时后，待水泥浆充分凝固后，直接从井管泵入冲洗液，待建立循环之后，进行第二次注浆，目的是封闭注浆孔14以及其余井段，直至水泥浆返出地面或者封闭一段井管之后，用清水将井管中水泥浆16替出，保证井管内水泥柱液面高于注浆孔。注浆完毕，蹩压候凝。
(6)、待水泥浆凝固48小时后，下入钻头扫塞，取出堵塞7及管内杂物。
(7)、扫塞完毕之后，利用空压机洗井或者活塞洗井等方法清除井内岩屑和浓泥浆，同时抽出含水层中的泥土、粉砂、细砂以及渗入含水层中的泥浆，以疏通含水层，增大井孔周围含水层的渗透性。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种水文水井管内投砾成井设备，其特征在于：包括短套管，所述短套管内设有柱形的堵塞，所述堵塞内部沿轴向开有上下两端与外界相连通的孔道，所述孔道的中间段形成口径先增大后减小的空腔，所述空腔内设有阀球，所述阀球的外径大于孔道的内径，所述空腔内口径最大处横向设有限位网，所述阀球位于限位网下方的空腔内，所述堵塞上端设有导向弧板分隔塞，所述孔道延伸贯穿所述导向弧板分隔塞内部，所述导向弧板分隔塞侧壁形成上小下大的渐变的倾斜导向面，所述短套管上与所述倾斜导向面相对应处开有若干排砂孔。
2.根据权利要求1所述的水文水井管内投砾成井设备，其特征在于：所述倾斜导向面最下沿与排砂孔最下沿相平。
3.根据权利要求1所述的水文水井管内投砾成井设备，其特征在于：所述短套管上端部为短套管母扣端，短套管下端部为短套管公扣端。
4.根据权利要求1所述的水文水井管内投砾成井设备，其特征在于：所述堵塞和导向弧板分隔塞材料为杉木或可膨胀塑料制品。
5.根据权利要求1所述的水文水井管内投砾成井设备，其特征在于：所述限位网为金属纱网或网格型钢筋网。
6.根据权利要求1所述的水文水井管内投砾成井设备，其特征在于：所述阀球为金属或塑料材质的球状结构。
7.基于权利要求1所述的一种水文水井管内投砾成井设备的水文水井管内投砾成井施工方法：其特征在于:它包括以下步骤：
(1)、钻孔完工之后，选好取水层，在井孔内依次设置好串联的沉砂管、滤水管、水文水井管内投砾成井设备、带有若干注浆孔的井管；
(2)、在沉砂管与滤水管的连接处的管壁四周、排砂孔上方的井管与孔壁之间分别缠绕缓膨橡胶；
(3)、将滤料从井管投入，滤料经过水文水井管内投砾成井设备的导向弧板分隔塞的倾斜导向面，从排砂孔到达滤水管外环形四周；
(4)、从井管内进行第一次注浆，封闭排砂孔，至井管内的水泥柱液面低于所述注浆孔处；
(5)、待水泥充分凝固后，从井管内进行第二次注浆，封闭注浆孔以及其余井段；
(6)、待水泥充分凝固后，下钻取出管内堵塞及杂物；
(7)、洗井，疏通含水层。
8.根据权利要求7所述的水文水井管内投砾成井施工方法：其特征在于：所述步骤(1)中的所述文水井管内投砾成井设备上端的短套管母扣端与若干段套管依次螺纹连接构成井管，所述文水井管内投砾成井设备下端的短套管公扣端与滤水管螺纹连接。
9.根据权利要求7所述的水文水井管内投砾成井施工方法：其特征在于：所述注浆孔所处的位置高于所述排砂孔上方的井管与孔壁之间的缓膨橡胶的位置。
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