CN108119134B - 水文地质钻探同径两次抽水试验装置 - Google Patents

水文地质钻探同径两次抽水试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水文地质钻探同径两次抽水试验装置，包括钻探成井以及设置在钻探成井内的抽水试验装置，钻探成井划分出位于地表层下方的上水层、隔水层以及下水层，抽水试验装置包括大直径井管和小直径井管，大直径井管外壁从下往上依次填充有下部砾料层、止水粘土层、上部砾料层以及水泥固井层；大直径井管侧壁上设置有与上水层位置相对应的上层透水孔和与下水层位置相对应的下层透水孔，大直径井管内与止水粘土层对应的位置处设置有止水托盘，止水托盘的中部设置有向上凸起的套管，套管上设置有钻杆反丝接头；小直径井管设置在止水托盘上。本发明可操作性强、省时、止水效果好、施工效率高。

Description

水文地质钻探同径两次抽水试验装置
技术领域
本发明涉及水文地质钻探技术领域，具体地涉及一种水文地质钻探同径两次抽水试验装置。
背景技术
目前，国内为了取得不同层位含水层的水文地质参数一般有2种方法：(1)针对每一个含水层位都施工一眼钻探井，分别进行水文地质试验工作；(2)采用复杂的施工工艺，分阶段钻井，分阶段成井施工，对不同深度的含水层进行水文地质试验。
以上2种方法都存在有较大的问题,前者虽然施工工艺简单,但需要施工的井数多，钻探工作量大,对资金需要较大的投入；后者施工工艺复杂，并且施工、试验间隔进行，需要较长的施工时间和试验时间，不经济,容易出现各类钻井事故。
发明内容
本发明提供了一种水文地质钻探同径两次抽水试验装置，以解决解决变径分层和pack分层技术存在的问题，有效提高分层抽水试验的成功率，降低生产成本，提高抽水试验精确性及可靠性。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种水文地质钻探同径两次抽水试验装置，包括钻孔取芯结束并经扩孔处理后的钻探成井以及设置在所述钻探成井内的抽水试验装置，所述钻探成井根据岩性和电测曲线数据划分出位于地表层下方的上水层、隔水层以及下水层分别位于钻探成井内的位置深度，所述抽水试验装置包括大直径井管和小直径井管，所述大直径井管设置在钻探成井内，所述大直径井管外壁与钻探成井井壁之间具有间隙且所述间隙中从下往上依次填充有下部砾料层、止水粘土层、上部砾料层以及水泥固井层，所述下部砾料层、止水粘土层以及上部砾料层的位置分别对应于所述下水层、隔水层以及上水层；
所述大直径井管侧壁上设置有与所述上水层位置相对应的上层透水孔和与所述下水层位置相对应的下层透水孔，所述大直径井管内与所述止水粘土层对应的位置处设置有止水托盘，所述止水托盘的中部设置有向上凸起的套管，所述套管上设置有钻杆反丝接头；所述小直径井管设置在所述止水托盘上；
所述大直径井管上部设置有上水层排水装置，所述小直径井管上部设置有下水层排水装置。
进一步地，所述大直径井管侧壁上的上水层透水孔以及下水层透水孔的外侧上套设有过滤层。
进一步地，所述小直径井管的底部设置有隔水带。
进一步地，在钻探成井的上部，所述大直径井管上可拆装地连接有所述上水层排水装置，所述上水层排水装置包括与大直径井管上端螺纹连接的连接管、设置在所述连接管顶部的可拆装盖板以及设置在连接管一侧的抽水阀门。
进一步地，所述小直径井管的外径与所述连接管的内径相配合。
进一步地，还包括对位于止水托盘下的大直径井管进行洗井操作的洗净装置。
进一步地，所述洗净装置为空压机或CO2洗净装置。
进一步地，所述止水托盘焊接在所述大直径井管上。
进一步地，所述止水托盘下方还设置有支撑板。
进一步地，所述大直径井管外壁与钻探成井侧壁之间的间隙为10-20mm。
在水文地质钻孔中，在同一井径的钻探成井中，下入的大直径井管，根据钻探取芯和电测曲线综合划分出含水层和隔水层，再划分出相应的上水层和下水层之间的隔水层，在下井壁管时把加工好的止水托盘下入至隔水层中间位置，并和大直径井管的井壁采用焊接连接，管外采用黏土球止水。止水托盘中间设置有套管，上部焊接钻杆反丝接头，中间与止水托盘焊接并加内衬。止水托盘下入时，止水托盘的上部反丝接头是堵死的，保证了上水层与下水层的独立性。根据抽水试验规范，完成上层水的抽水试验后，下入小直径井管，放置在止水托盘上，然后在管内进行止水工作，下小直径井管时在套管底部缠隔水胶带，下好后投泥球。检查止水效果，合格后下钻具把反丝接头倒开取出孔内。对隔水器以下的含水层进行洗井并做下层水抽水试验工作。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
具有可操作性强、省时、止水效果好、施工效率高的特点。能够确保下水层抽水试验的真实性，为计算水文地质参数提供可靠的实验支撑，能够明确的检查止水效果，缩短施工工期，孔内事故率大幅下降，施工效率有着显著的提高。
附图说明
图1为本发明上水层抽水试验装置的剖面结构示意图；以及
图2为本发明下水层抽水试验装置的剖面结构示意图。
附图标记
钻探成井A；大直径井管B；小直径井管C；下部砾料层1；止水粘土层2；上部砾料层3；水泥固井层4；上层透水孔5；下层透水孔6；止水托盘7；套管8；钻杆反丝接头9；上水层排水装置10；下水层排水装置11；连接管12；盖板13；抽水阀门14；支撑板15。
具体实施方式
以下结合实施例并参考附图对本发明作进一步描述。
参考附图，本发明披露一种水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其包括钻孔取芯结束后并经扩孔处理后的钻探成井A以及设置在钻探成井A内的抽水试验装置，在实际使用中，钻探成井A根据岩性和电测曲线数据划分出位于地表层下方的上水层、隔水层以及下水层分别所在的钻探成井内的位置深度从而根据该深度制定相对应的井管长度。该抽水试验装置包括大直径井管B和小直径井管C，该大直径井管设置在钻探成井内且与钻探成井侧壁之间间隔10-20mm，该大直径井管外壁与钻探成井的井壁间隔中从下往上依次填充有下部砾料层1、止水粘土层2、上部砾料层3以及水泥固井层4，该下部砾料层、止水粘土层以及上部砾料层的位置分别对应于下水层、隔水层以及上水层；
该大直径井管B侧壁上设置有与上水层位置相对应的上层透水孔5和与下水层位置相对应的下层透水孔6，大直径井管内与止水粘土层对应的位置处设置有止水托盘7，止水托盘的中部设置有向上凸起的套管8，套管上设置有钻杆反丝接头9；小直径井管C设置在止水托盘上；
大直径井管上部设置有上水层排水装置10，小直径井管上部设置有下水层排水装置11。
在优选实施例中，为了保证流入至小直径井管和大直径井管内水的清洁度，在大直径井管侧壁上的上水层透水孔以及下水层透水孔的外侧上套设有过滤层(未在附图中示出)，该过滤层可优选为土工布过滤层，可放置外部砾料颗经由透水孔流入至井管内。
此外，在钻探成井的上部，如在图1中所示出的，大直径井管上可拆装地连接有上水层排水装置10，上水层排水装置包括与大直径井管上端螺纹连接的连接管12、设置在所述连接管顶部的可拆装盖板13以及设置在连接管一侧的抽水阀门14，进一步地，小直径井管的外径与连接管的内径相配合。通过上层排水装置的设置可将上水层中的水抽出。当上层水抽水完成后则将盖板打开然后将小直径井管插入，由于小直径井管外径与连接管的内径相配合(具有很小的间隙)，从而可以确保小直径井管放置的稳定性。
另外，还包括对位于止水托盘上方和下方大直径井管进行洗井操作的洗净装置，该洗井装置为空压机或CO2洗井装置。
现对本发明的使用方法进行详细地描述：
当一口水文地质钻孔完成取芯、测井、扩孔作业后，需要进行成井工序，先把大直径井管和该井管上的透水孔(在实际实用中，含有透水孔的大直径井管可为与大直径井管连接为一体的滤水管，可通过螺纹连接连接在一起)根据含水层、隔水层的位置进行划分和计算，分成上下两水层后，中间的隔水层确定后，根据深度下入井管，同时在隔水层的位置处下入止水托盘，止水托盘两端与井管内部侧壁采用焊接方式连接，止水托盘采用Φ89mm的反丝钻具，其是封闭的，在进行下层抽水时通过钻杆打开。下好井管以后，根据孔深、孔径计算出填砾数量及管外止水粘土层(黏土球)的方量，然后进行填砾止水作业，随后在上部层段采用水泥固井方式进行止水。待成井工艺结束后，对上部含水层段进行洗井、试抽工作，随后根据抽水规范进行抽水作业。上部含水层抽水结束后，在的大直径井管(可为Φ325mm)内下入的小直径井管(可为Φ219mm)，并使其坐于止水托盘上，进行管内止水，检查止水效果后，用钻具将止水托盘打开，并进行洗井、试抽作业，最后进行下层水抽水试验。整个过程就是同径两次抽水技术实施方案。
在具体是实施的操作中，上水层(上部含水层)和下水层(下部含水层)与大直径井管的管壁之间的止水主要是通过黏土球来止水，在管外止水时主要通过动水填砾法进行，其过程中必须进行探测，确保砾料和黏土球填到设计位置，确保管外止水效果。在进行下水层抽水试验时管内止水主要采用小直径井管和黏土球止水，利用水位差进行止水效果检查，小直径井管下部可以缠止水胶带或海带等常用止水材料，确保管内止水效果。
大直径井管内对应于止水黏土层的位置处设置有止水托盘，止水托盘焊接于井管管壁内，且位置和隔水层相符，该止水托盘主要采用套管(Φ168mm)和反丝钻杆接手(Φ89mm)，套管焊接于止水托盘中间，且穿过止水托盘一定的距离，在焊接时在止水托盘下部还设置有支撑板以对止水托盘加固焊接，确保上部小直径井管下入时能够承受重量，确保管内的止水效果。套管的上部与反丝钻杆接手通过焊接连接，其中反丝钻杆接手是封闭的，待上部含水层抽水结束后，在进行下部含水层抽水时再打开。
在实际应用中，大直径井管和小直径井管均采用钢卷管或无缝钢管，其壁厚通常为8mm，采用焊接连接。大直径井管上的过滤孔均采用圆孔式或桥式，孔隙率大于20％。小直径井管采用无缝钢管，壁厚通常为6mm，采用丝扣连接。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：包括钻孔取芯结束并经扩孔处理后的钻探成井以及设置在所述钻探成井内的抽水试验装置，所述钻探成井根据岩性和电测曲线数据划分出位于地表层下方的上水层、隔水层以及下水层分别位于钻探成井内的位置深度，所述抽水试验装置包括大直径井管和小直径井管，所述大直径井管设置在钻探成井内，所述大直径井管外壁与钻探成井井壁之间具有间隙且所述间隙从下往上依次填充有下部砾料层、止水粘土层、上部砾料层以及水泥固井层，所述下部砾料层、止水粘土层以及上部砾料层的位置分别对应于所述下水层、隔水层以及上水层；
所述大直径井管侧壁上设置有与所述上水层位置相对应的上层透水孔和与所述下水层位置相对应的下层透水孔，所述大直径井管内与所述止水粘土层对应的位置处设置有止水托盘，所述止水托盘的中部设置有向上凸起的套管，所述套管上设置有钻杆反丝接头；所述小直径井管设置在所述止水托盘上；
所述大直径井管上部设置有上水层排水装置，所述小直径井管上部设置有下水层排水装置；
所述小直径井管的底部设置有隔水带；
在钻探成井的上部，所述大直径井管上可拆装地连接有所述上水层排水装置，所述上水层排水装置包括与大直径井管上端螺纹连接的连接管、设置在所述连接管顶部的可拆装盖板以及设置在连接管一侧的抽水阀门，所述小直径井管的外径与所述连接管的内径相配合。
2.根据权利要求1所述的水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：所述大直径井管侧壁上的上水层透水孔以及下水层透水孔的外侧上套设有过滤层。
3.根据权利要求1所述的水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：还包括对位于止水托盘上方和下方大直径井管进行洗井操作的洗井装置。
4.根据权利要求3所述的水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：所述洗井装置为空压机或CO2洗井装置。
5.根据权利要求1所述的水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：所述止水托盘焊接在所述大直径井管上。
6.根据权利要求5所述的水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：所述止水托盘下方还设置有支撑板。
7.根据权利要求1所述的水文地质钻探同径两次抽水试验装置，其特征在于：所述大直径井管外壁与钻探成井侧壁之间的间隙为10-20mm。
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