CN107420035B - 易坍塌难成孔地层钻探施工方法 - Google Patents

易坍塌难成孔地层钻探施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107420035B
CN107420035B CN201710778144.3A CN201710778144A CN107420035B CN 107420035 B CN107420035 B CN 107420035B CN 201710778144 A CN201710778144 A CN 201710778144A CN 107420035 B CN107420035 B CN 107420035B
Authority
CN
China
Prior art keywords
drilling
drilling tool
hole
well
well pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710778144.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107420035A (zh
Inventor
刘波
王志留
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology Beijing CUMTB filed Critical China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority to CN201710778144.3A priority Critical patent/CN107420035B/zh
Publication of CN107420035A publication Critical patent/CN107420035A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107420035B publication Critical patent/CN107420035B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/13Methods or devices for cementing, for plugging holes, crevices or the like
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

一种易坍塌难成孔地层钻探施工方法,包括如下步骤:利用钻具在所需施工的位置进行钻孔;钻孔完成后,将钻具提升至地面;将准备好的井管沿着钻孔侧壁放入钻孔内;将钻具沿井管外壁放入钻孔内,并将连接在其上端的钻杆与地面上的水坑连通,对钻孔中的泥浆及岩体碎石进行冲洗;卸下钻杆,将钻具留在钻孔内,并将准备好的填料沿着钻具空腔及井管与钻孔之间的间隙填入钻孔内;取出钻具,并将其与钻杆再次连接,然后将钻具伸入井管,钻杆连通水坑,对井管内残留的浆液和杂物进行冲洗;取出钻具,成井保护。本发明的钻探施工方法,克服了松散复杂地层在正常洗钻孔过程中容易出现钻孔坍塌的难题,保证了洗井作业的顺利完成,提高了钻井成功率,节约成本。

Description

易坍塌难成孔地层钻探施工方法
技术领域
本发明属于水文地质勘查领域,具体涉及一种易坍塌难成孔地层钻探施工方法。
背景技术
钻探施工地层复杂多变。对于砂岩、复杂填土等易坍塌难成孔地层,在同样的施工方法和条件下较其它地层而言,钻探施工难度较大,成孔率较低。在洗井过程中,砂岩、复杂填土等地层,由于自身的强度低,易发生流变的特点,增加了塌孔的危险性,影响了钻探施工成孔的成功率,一旦塌孔,将会大大增加钻探施工的成本。
目前,传统水文钻探施工方法顺序为:钻孔钻进—钻具提升—洗孔—安装井管—填砾止水—成孔保护。但是,该传统钻探施工方法主要存在以下问题:一是传统水文钻探施工方法主要应用于原岩坚硬岩层。对于泥岩、砂岩、页岩以及松散复杂填土层而言,地层为不稳定地层,由于自身水化膨胀和裂解作用严重,容易发生塌孔危险,增加成孔难度。二是泥岩、松散复杂填土层等不稳定地层容易在洗孔过程中,泥浆液柱压力不足以平衡地层压力时,就会发生塌孔现象。三是泥浆液流的冲蚀,洗井泥浆及滤液对孔壁岩土的长时间浸泡,降低岩土内聚力和内摩擦角,也大大增加了发生塌孔的概率。上述难题的存在,都会大大增加塌孔的危险率,造成不必要的经济损失。
本发明是“十三五”国家重点研发计划重点专项(2016YFC080250504)、国家自然科学基金(41472259)资助研究成果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种易坍塌难成孔地层钻探施 工方法,可有效解决在洗孔过程中出现坍塌事故,提高钻孔的成功率,减少钻探施工的成本。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案是:提供一种易坍塌难成孔地层钻探施工方法,包括如下步骤:
1)钻孔钻进:利用钻具在所需施工的位置进行钻孔;
2)钻具提升:钻孔完成后,将钻具提升至地面;
3)安装井管:将准备好的井管沿着钻孔孔壁放入钻孔内;
4)清洗钻孔:将钻具沿井管外壁放入钻孔内,并将连接其上端的钻杆与地面上的水坑连通;水坑中的洗井液通过钻杆、钻具进入钻孔底部,对钻孔中的泥浆及岩体碎石进行冲洗;
5)填料止水:卸下钻杆,将钻具留在钻孔内,并将选好的填料沿着钻具的空腔及井管与钻孔之间的间隙填入钻孔内;
6)清洗井管:取出钻具,将其与钻杆连接,然后将钻具伸入井管,钻杆连接水坑;水坑中的洗井液通过钻杆、钻具进入井管底部,冲洗井管内残留的浆液和杂物;
7)成井保护:取出钻具,将井管与钻孔之间的间隙用填料填平,对最终成井的井管进行保护。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在步骤1)中,所述钻具下端设有钻头。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在步骤3)中,所述井管的底部设置滤水管,用于在清洗水管时洗井液通过井管底部流出。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在步骤4)中,所述钻具直径与井管的直径之和小于钻孔的直径。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在步骤5)中,所述填料包括滤砾和黏土。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在填料之前,将黏土制成球状,且直径小于钻具直径。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在填料之中,先填入滤砾,再填入黏土。
进一步,如上述所述的易坍塌难成钻孔地层钻探施工方法,在步骤6)中,所述钻具的直径小于井管直径。
本发明的有益技术效果在于:
(1)先进行井管安装,再进行洗孔下料,由此,解决了砂岩、松散填土等地层在洗井过程中由于岩层的水化膨胀和裂解作用严重、泥浆液柱压力不足、泥浆液流的冲蚀、孔壁岩土长时间浸泡等因素而造成塌孔难题,提高了成孔率,保证了施工的安全性,节约了成本。
(2)填料止水作业中,钻具作为投料孔,在钻具内使用导管式下料,可以保证滤砾和黏土处于恰当的位置,同时也解决了由于钻孔深度过大,投料困难且容易造成不均匀的难题。
(3)清洗井管作业中,将钻具放入井管内,可以保证井管中废弃的浆液以及岩体碎石颗粒排出井管,保证水文地质勘查的顺利进行。
附图说明
图1是本发明易坍塌难成孔地层钻探施工方法的流程图;
图2a-2g是本发明易坍塌难成孔地层钻探施工方法的流程示意图;
图3a是清洗钻孔的俯视图;
图3b是投料止水的俯视图;
图3c是清洗井管的俯视图。
图中:
1-钻具 2-钻头 3-钻杆 4-操作台 5-钻孔 6-井管 7-滤水管
8-水坑 9-洗井液 10-孔壁 11-滤砾 12-黏土
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1所示,是本发明提供的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,包括如下步骤:
1)钻孔钻进;
2)钻具提升;
3)安装井管;
4)清洗钻孔;
5)填料止水;
6)清洗井管;
7)成井保护。
本发明采用上述钻探方法,在钻孔钻进和钻具提升之后,先进行井管安装作业,然后再进行清洗钻孔和填料止水作业,之后为了保证井管内作业能够达到标准,在井管内进行清洗,最后成井保护。从而解决了砂岩、松散填土地层在洗井过程中由于岩层的水化膨胀和裂解作用严重、泥浆液柱压力不足、泥浆液流的冲蚀、钻孔壁岩土的长时间浸泡等因素容易造成塌孔难题, 提高了钻孔成功率,节约了成本。
下面对上述各步骤进行详细说明:
如图2a所示,钻孔钻进。利用钻孔装置在所需施工的位置进行钻孔。钻孔装置包括钻具1、安装在钻具下端的钻头2、安装在钻具上端的钻杆3及与控制钻具1、钻头2升降转动的操作台4。启动操作台4上的按钮,钻头2旋转并向下运动,从而完成一定深度的钻孔。钻具1与钻杆3均采用管状结构,两者的规格可根据实际需要确定。
如图2b所示,钻具提升。钻孔完成后,操纵操作台4,将钻具1、钻头2提升至地面,卸下钻头2。图中箭头为钻具提升方向。
如图2c所示,安装井管。准备一个井管6,将其沿钻孔5的侧壁放入钻孔5内。这样,可避免在洗井过程中杂填土(泥岩为主)的水化膨胀和裂解作用以及泥浆液柱压力不足导致塌钻孔现象。井管6的下端设置滤水管7,在清洗井管时洗井液可通过滤水管7流出,图中箭头表示洗井液流出的方向。
如图2d所示,清洗钻孔。将钻具1沿井管6外壁放入钻孔5内,并将连接在其上面的钻杆3与地面上的水坑8连通。启动泵,泵从水坑8中将洗井液9压入钻杆3直达工作面冲洗钻具,冲洗井底,洗井液9与钻屑混合后,沿着孔壁10上升,经净化后排到水坑8内,从而完成钻孔清洗。图中箭头为清洗过程中洗井液的循环方向。本发明为了保证清洗钻孔的质量,采用正循环方式对钻孔中泥浆以及岩体碎石颗粒进行冲洗。为了保证钻具1和井管6能够同时放入钻孔5内,钻孔5的直径大于井管6直径和钻具1直径之和,如图3a所示。
如图2e所示,填料止水。清洗钻孔完毕后,卸下钻杆3,将钻具1仍留在钻孔5内,然后将选好的滤砾11和黏土12依次沿着井管6与井壁10之间的环状间隙以及钻具空腔填入。在此过程中,采用钻具1作为投料孔,在钻具1内使用导管式下料,从而能够准确地将填料送达指定位置,提高了投料质量,且随着滤料的投入,钻具1不断提升,保证了滤料和止水层处于恰当的位置,同时也解决了由于钻孔深度过大,投料困难容易造成不均匀的难题, 如图3b所示。需要说明的是,在投料之前,将黏土团成直径小于钻具的泥球,避免黏土堵塞钻具。
如图2f所示,清洗井管。从钻孔5中取出钻具1,并将其与钻杆3连接,然后将钻具1放入井管6内,钻杆3连接水坑8。启动泵,泵从水坑8中将洗井液9压入钻杆3、钻具1,到达井管6底部,冲洗井管6里面残留的浆液和杂物,冲洗后形成的混合物,一部分顺着井管内壁流出,经净化后回到水坑,另一部分洗井液直接透过滤水管7流出,从而将井管中废弃的浆液以及岩体碎石颗粒排出井管,保证水文地质勘查的顺利进行。图中箭头为清洗井管过程中,洗井液9循环方向。需要说明的是,在此步骤中,井管直径要大于钻具直径,确保井管内部洗井作业顺利完成,如图3c所示。
如图2g所示,成井保护。从井管中取出钻具1,将井管6与钻孔5之间的间隙用黏土填平,对最终成井的井管进行保护。
本发明的易坍塌难成孔地层钻探施工方法并不限于上述具体实施方式,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式,同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (8)

1.一种易坍塌难成孔地层钻探施工方法,包括如下步骤:
1)钻孔钻进:利用钻具在所需施工的位置进行钻孔;
2)钻具提升:钻孔完成后,将钻具提升至地面;
3)安装井管:将准备好的井管沿着钻孔孔壁放入钻孔内;
4)清洗钻孔:将钻具沿井管外壁放入钻孔内,并将连接在其上端的钻杆与地面上的水坑连通;水坑中的洗井液通过钻杆、钻具进入钻孔底部,对钻孔中的泥浆及岩体碎石进行冲洗;
5)填料止水:卸下钻杆,将钻具留在钻孔内,并将选好的填料沿着钻具的空腔及井管与钻孔之间的间隙填入钻孔内;
6)清洗井管:取出钻具,将其与钻杆连接,然后将钻具伸入井管,钻杆连接水坑;水坑中的洗井液通过钻杆、钻具进入井管底部,对井管内残留的浆液和杂物进行冲洗;
7)成井保护:取出钻具,将井管与钻孔之间的间隙用黏土填平,对最终成井的井管进行保护。
2.如权利要求1所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在步骤1)中,所述钻具下端设有钻头。
3.如权利要求1所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在步骤3)中,所述井管的底部设置滤水管,用于在清洗井管时洗井液通过井管底部流出。
4.如权利要求1所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在步骤4)中,所述钻具直径与井管的直径之和小于钻孔的直径。
5.如权利要求1所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在步骤5)中,所述填料包括滤砾和黏土。
6.如权利要求5所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在填料之前,将黏土制成球状,且直径小于钻具直径。
7.如权利要求5所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在填料之中,先填入滤砾,再填入黏土。
8.如权利要求1所述的易坍塌难成孔地层钻探施工方法,其特征是:在步骤6)中,所述钻具的直径小于井管直径。
CN201710778144.3A 2017-09-01 2017-09-01 易坍塌难成孔地层钻探施工方法 Active CN107420035B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710778144.3A CN107420035B (zh) 2017-09-01 2017-09-01 易坍塌难成孔地层钻探施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710778144.3A CN107420035B (zh) 2017-09-01 2017-09-01 易坍塌难成孔地层钻探施工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107420035A CN107420035A (zh) 2017-12-01
CN107420035B true CN107420035B (zh) 2020-09-01

Family

ID=60435613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710778144.3A Active CN107420035B (zh) 2017-09-01 2017-09-01 易坍塌难成孔地层钻探施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107420035B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113982475B (zh) * 2021-10-28 2022-12-23 北京中地恒基建筑工程有限公司 降水井成井施工方法
CN115126409B (zh) * 2022-08-30 2022-11-22 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) 一种监测井施工工艺及其直推式成井器具

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101070704A (zh) * 2007-06-04 2007-11-14 上海地矿工程勘察有限公司 可控式一井分层降水施工方法
CN101126558A (zh) * 2007-09-27 2008-02-20 成都建工建筑节能科技有限公司 地下水回灌方法
CN101899967A (zh) * 2010-08-11 2010-12-01 中国水利水电科学研究院 在弱含水层中增加出水量的成井工艺
CN102808583A (zh) * 2012-07-23 2012-12-05 中国神华能源股份有限公司 水文勘探钻孔井管、煤矿开采下管方法及水文勘探方法
CN103883291A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 湖北地矿建设工程承包集团有限公司 水文水井管内投砾成井设备及施工方法
CN104060621A (zh) * 2013-09-03 2014-09-24 中国建筑第四工程局有限公司 一种超强真空降水井施工方法及所用井管结构

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101070704A (zh) * 2007-06-04 2007-11-14 上海地矿工程勘察有限公司 可控式一井分层降水施工方法
CN101126558A (zh) * 2007-09-27 2008-02-20 成都建工建筑节能科技有限公司 地下水回灌方法
CN101899967A (zh) * 2010-08-11 2010-12-01 中国水利水电科学研究院 在弱含水层中增加出水量的成井工艺
CN102808583A (zh) * 2012-07-23 2012-12-05 中国神华能源股份有限公司 水文勘探钻孔井管、煤矿开采下管方法及水文勘探方法
CN104060621A (zh) * 2013-09-03 2014-09-24 中国建筑第四工程局有限公司 一种超强真空降水井施工方法及所用井管结构
CN103883291A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 湖北地矿建设工程承包集团有限公司 水文水井管内投砾成井设备及施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107420035A (zh) 2017-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104169514B (zh) 用于钻取井筒以及地下压裂的钻头
CN108278103B (zh) 基于注泡沫砂浆技术的泥质粉砂型天然气水合物开采方法
CN111535791B (zh) 碎软低渗煤层井上下联合压裂区域瓦斯高效抽采方法
CN101835953A (zh) 使用小侧向井打井
CN106285601A (zh) 煤层气井喷砂射孔喷射造穴及压裂一体化增产工艺方法
CN103953386A (zh) 一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法
CN112253070B (zh) 厚煤层顶底部联动水平井分段造缝洗煤消突方法
CN107420035B (zh) 易坍塌难成孔地层钻探施工方法
CN108194071A (zh) 一种3寸半侧钻小井眼分段压裂管柱
EP2094941B1 (en) Oil well stage-cementing metal plate
CN102877813B (zh) 半程充气固井方法
CN108240011A (zh) 高压回灌井施工方法
RU2478769C1 (ru) Способ бурения скважины
CN107313743A (zh) 一种利用煤层气井对煤层底板隔水层薄弱区带修补方法
CN105756591A (zh) 煤层气井完井方法
CN104453798A (zh) Pvc套管水力喷砂射孔装置及其使用方法
CN109488212B (zh) 钻井工程中在页岩储层内的钻进与完钻方法
CN111706305A (zh) 双目标层煤层气井选择性分段固井工艺及井身结构
CN110005377B (zh) 一种垂直井井底腔室的建造方法
CN114991774A (zh) 破碎安山质玄武岩地层地面分段下行式注浆方法
CN113846995A (zh) 一种地浸采铀钻孔活塞加注清水联动洗井装置及洗井方法
CN205840841U (zh) 一种单向球阀式水泥封井管接头装置
CN102174881B (zh) 一种用塑料膨胀套管进行钻孔护壁的方法及专用膨胀套管
RU2386776C1 (ru) Способ вскрытия водоносных горизонтов в неустойчивых породах восстающей дренажной скважиной и устройство для его осуществления
CN111608584A (zh) 一种适用于弱固结砂岩热储的井下过滤腔室的建造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant