CN113982593B - 超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法。构筑所述井壁的材料按质量百分比由以下成分组成：水泥30％～32％、硅灰8％～9％、石英砂35％～37％、石英粉13％～14％、水7％～8％、减水剂1％～1.5％、钢纤维4％～5％。该超高强钻井井壁克服了传统钢板或钢筋混凝土复合井壁结构在地下水矿化物高的地层中易被锈蚀而导致承载力下降的缺陷，利用活性粉末纤维混凝土具备超高强、高耐久的特性，在高温蒸压的环境下可实现强度的快速提升，从而显著提高井壁的混凝土的强度与耐久性能，提升工程质量和加快工程建设效率。同时，特别是在冬季也能够对超高强钻井井壁进行蒸压养护。

Description

超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法

技术领域

本发明涉及矿山钻井法凿井工程技术领域，特别涉及一种超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法。

背景技术

钻井法凿井具有施工安全好、机械化程度高、井壁质量可靠，特别是可实现机械化、智能化施工，是今后深立井凿井的发展趋势。随着浅部煤炭资源渐趋枯竭，为开采深部煤炭资源，新建矿井井筒穿过的含水软弱地层越来越深，当采用钻井法凿井时，钻井井壁受到的外荷载也越来越大。为抵御强大的外荷载作用，必须要采用超高强井壁结构。目前，在我国深井钻井井壁结构中，多采用内层钢板-高强钢筋混凝土复合井壁结构和双层钢板-高强混凝土复合井壁结构，它们不但成本高、加工工艺复杂，特别是在地下水矿化度高区域，井筒在使用过程中内层钢板锈蚀严重，大大降低了井壁结构承载力，严重影响井筒的安全运营。

因此，需要一种超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法，该超高强钻井井壁克服了传统钢板或钢筋混凝土复合井壁结构在地下水矿化物高的地层中易被锈蚀而导致承载力下降的缺陷，提升了井壁的抗压强度，显著提高井壁的混凝土的强度与耐久性能，获得了超高强钻井井壁结构，提升工程质量和建设效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超高强钻井井壁，构筑所述井壁的材料按质量百分比由以下成分组成：水泥30％～32％、硅灰8％～9％、石英砂35％～37％、石英粉13％～14％、水7％～8％、减水剂1％～1.5％、钢纤维4％～5％。

进一步地，在上述的超高强钻井井壁中，所述水泥选用P.O 52.5等级以上的硅酸盐水泥。

进一步地，在上述的超高强钻井井壁中，所述硅灰的含硅量在95％以上、平均粒径为0.1μm～0.2μm、比表面积为17000m²/kg～18000m²/kg。

进一步地，在上述的超高强钻井井壁中，所述石英砂选用中砂与细砂的质量比按照2∶1的级配组合，其中所述中砂粒径为0.212mm～0.425mm，所述细砂粒径为0.15mm～0.212mm。

进一步地，在上述的超高强钻井井壁中，所述石英粉细度范围是325目～400目。

进一步地，在上述的超高强钻井井壁中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25％～30％。

进一步地，在上述的超高强钻井井壁中，所述钢纤维为镀铜平直钢纤维；

所述钢纤维的长度为10mm～13mm、直径为0.18mm～0.2mm。

另一方面，提供了一种制作上述的超高强钻井井壁的方法，包括以下步骤：

S1准备

对井壁定形模具进行支模；

S2浇筑

S1完成后，进行超高强钻井井壁的浇筑，井壁浇筑过程采用自动化强制式搅拌站，先投入石英砂、石英粉，后投入水泥、硅灰、钢纤维，搅拌2min～3min，然后将溶有聚羧酸减水剂的水加入，再搅拌不低于2min，搅拌完成后采用混凝土输送泵输送至支模完成后的井壁定形模具内，利用振捣器完成振捣；

S3蒸养

S31将振捣成型后的井壁连同井壁定形模具一起吊装至蒸压养护装置中进行蒸压养护；

S32接通蒸压养护装置的电源，启动加热模式，蒸压养护过程开始并进行并蒸压养护18h～24h；

S33关闭蒸压养护装置的电源，将井壁连同井壁定形模具吊出，拆除井壁定形模具后再将井壁吊入至蒸压养护装置中，按照S32步骤中的蒸压养护参数继续蒸压养护过程，继续蒸养36h～48h。

进一步地，在上述的方法中，在所述步骤S32中，将蒸压养护装置的目标蒸汽温度设置为上限170℃、下限150℃、目标压力设置为不低于0.8～1MPa。

进一步地，在上述的方法中，在所述步骤S33中，待蒸压养护装置中内温度下降至常温后吊出蒸压养护后的井壁。

分析可知，本发明公开一种超高强钻井井壁及制作超高强钻井井壁的方法，该超高强钻井井壁选择活性粉末混凝土和钢纤维作为筑壁材料，克服了传统钢板或钢筋混凝土复合井壁结构在地下水矿化物高的地层中易被锈蚀而导致承载力下降的缺陷，利用活性粉末纤维混凝土具备超高强、高耐久的特性，在高温蒸压的环境下可实现强度的快速提升，抗压强度最高可达200MPa以上，从而显著提高井壁的混凝土的强度与耐久性能，提升工程质量和加快工程建设效率。同时，在冬季施工时能够对超高强钻井井壁进行蒸压养护，也解决了高寒地区钻井井壁冬季施工养护的技术难题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明一实施例的对井壁进行养护时的平面工作原理结构示意图。

图3为本发明一实施例的内模板和外模板装配的俯视结构示意图。

图4为本发明一实施例的下法兰盘的俯视结构示意图。

图5为本发明一实施例的上法兰盘的俯视结构示意图。

图6为本发明一实施例的浇筑底座的俯视结构示意图。

图7为本发明一实施例的利用井壁定形模具对井壁进行混凝土浇筑的结构示意图。

附图标记说明：1电加热片；2蒸汽发生器；3蒸汽泵送管；4蒸汽冷凝箱；5抽气装置；6蒸压仓；7隔热手柄；8固定螺栓；9泄压阀；10仓盖；11压力传感器；12温度传感器；13数显控制器；14水位监测器；15保温层；16井壁；17内层加固螺栓；18外层加固螺栓；19井壁定形模具；20内模板；21外模板；22下法兰盘；23螺栓穿孔；24凹槽；25上法兰盘；26定位螺栓孔；27吊钩；28浇筑口；29第一预留孔；30浇筑平台；31连接件；32浇筑底座；33第二预留孔。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

所附附图中示出了本发明的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本发明的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”和“第三”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。

如图1至图7所示，根据本发明的实施例，提供了一种超高强钻井井壁，构筑井壁的材料按质量百分比由以下成分组成：水泥30％～32％(比如：30％、30.2％、30.4％、30.6％、30.8％、31％、31.2％、31.4％、31.6％、31.8％、32％)、硅灰8％～9％(比如：8％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9％)、石英砂35％～37％(比如：35％、35.2％、35.4％、35.6％、35.8％、36％、36.2％、36.4％、36.6％、36.8％、37％)、石英粉13％～14％(比如：13％、13.1％、13.2％、13.3％、13.4％、13.5％、13.6％、13.7％、13.8％、13.9％、14％)、水7％～8％(比如：7％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8％)、减水剂1％～1.5％(比如：1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％)、钢纤维4％～5％(比如：4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％)。

采用以上材料配合比制作的超高强钻井井壁，在常规养护条件下，其抗压强度可达到120MPa左右，在本发明公开的蒸压养护条件下，抗压强度可达到200MPa以上，并且具有抗拉强度高、韧性好，抗锈蚀性强等优异性能。

在深井钻井井壁结构中，多采用内层钢板-高强钢筋混凝土复合井壁结构和双层钢板-高强混凝土复合井壁结构，它们不但成本高、加工工艺复杂，特别是在西北地区地下水矿化度高的情况下，井筒在使用过程中内层钢板腐蚀严重，大大降低了井壁结构承载力，严重影响矿井的安全生产。因此，针对这一情况，若能采用高耐久的无机复合材料来替代普通混凝土作井壁筑壁材料，则可有效克服传统钢板-高强混凝土复合井壁结构易遭腐蚀而导致承载力下降的缺陷，对提高井壁构件的承载能力与耐久性能具有重要的意义。

本申请中构筑井壁的材料为一种活性粉末混凝土RPC(Reactive PowderConcrete)是一种新型超高性能混凝土材料，具备超高强、高耐久的特性，首次将其作为钻井井壁的筑壁材料，能够效解决上述工程问题。

进一步地，水泥选用P.O 52.5等级以上的硅酸盐水泥，在本发明的一实施例中，水泥选用P.O 52.5R硅酸盐水泥。原材料选择高标号的P.O 52.5R硅酸盐水泥是为了在最大程度上激发材料强度的发挥，以达到超高强筑壁材料的研制目的。

进一步地，硅灰的含硅量在95％以上、平均粒径为0.1μm～0.2μm、比表面积为17000m²/kg～18000m²/kg的优质品。硅灰的目的是替代部分水泥，以此激发粉末混凝土材料的反应活性，硅灰含硅量越高，其越有利于高强混凝土的研制。硅灰具有很强的火山灰活性，可与水泥水化产生的对强度不利的Ca(OH)₂发生二次水化反应，生成致密的网状CSH凝胶体从而改善混凝土基体的孔结构，上述参数选择后的硅灰更能够加快混凝土强度的增长。

进一步地，石英砂选用中砂与细砂的质量比按照2∶1的级配组合，中砂粒径为0.212mm～0.425mm，细砂粒径为0.15mm～0.212mm，二者混合使石英砂的级配更加合理。对于配合比中的“粗集料”进行粗砂与细沙2∶1的颗粒级配其目的是为了提高石英砂的组分细度，先期试验表明，当粗砂与细砂混掺比例为2∶1时，其级配效果为最优。

石英砂选用中砂与细砂按照质量比的2∶1进行级配组合，中砂粒径为0.212mm～0.425mm，细砂粒径为0.15mm～0.212mm，级配优良的集料在配置混凝土时可用较少的水泥浆来填充空隙并包裹石英砂表面，且有利于改善拌合物的稳定性。

进一步地，石英粉细度范围是325目～400目(比如：325目、330目、335目、340目、345目、350目、355目、360目、365目、370目、375目、380目、385目、390目、395目、400目)。石英粉作为材料配合比中的“细集料”，经前期大量试验试配，确定其细度范围在325目～400目左右的试验效果为最优。石英粉作为粒径极小的粉末状微集料，能较好地填充石英砂这类细集料所组成的集料架构中的微孔隙，可以提高混凝土拌合物的密实度，以保证材料性能高强。

进一步地，减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25％-30％，以最大限度降低混凝土水灰比。由于活性粉末混凝土需要低水胶比作为先决条件，但这同时也导致了混凝土的流动性变差，故而需要选择减水剂以提高拌合物流动性。

进一步地，钢纤维为镀铜平直钢纤维。进一步地，钢纤维的长度为10mm～13mm(比如：10mm、11mm、12mm、13mm)、直径为0.18mm～0.2mm。采用镀铜钢纤维，提高混凝土耐久性。由于超高强混凝土本身是一种高脆性材料，其破坏特征表现为脆性破坏，加入镀铜平直钢纤维的目的是为了显著提高其劈裂抗拉强度并提升其延性性能。

用于制作上述超高强钻井井壁的蒸压养护装置，如图1所示，该蒸压养护装置包括蒸压仓6、仓盖10、蒸汽发生器2、蒸汽泵送管3和井壁定形模具19，蒸压仓6的内部中空且上端敞开，仓盖10覆盖在蒸压仓6的上端，蒸压仓6内部可存放大直径的井壁16的构件，井壁16为超高强钻井井壁，利用井壁定形模具19能够浇筑成型井壁16，井壁定形模具19连同井壁16能够吊装至蒸压仓6内，蒸汽发生器2和若干蒸汽泵送管3均设置蒸压仓6内，蒸汽发生器2能够通过若干蒸汽泵送管3向蒸压仓6内泵送蒸汽。首先利用井壁定形模具19浇筑成型井壁16，然后将浇筑成型的井壁16及井壁定形模具19吊装至蒸压仓6内进行蒸压养护，该蒸压养护装置不受温度影响，在冬季也能够对井壁16进行蒸压养护，利用蒸压仓6对井壁16进行蒸压养护加快了井壁16混凝土强度的提高。

仓盖10连接有上连接块，蒸压仓6连接有下连接块，上连接块与下连接块相对设置，固定螺栓8连接上连接块和下连接块进而将仓盖10和蒸压仓6连接。如此设置能够方便地将仓盖10和蒸压仓6固定连接，方便安装和拆卸仓盖10。

该蒸压养护装置还包括数显控制器13，数显控制器13位于蒸压仓6外，蒸汽泵送管3和蒸汽发生器2均与数显控制器13连接。蒸汽泵送管3可根据数显控制器13的反馈信号来调节控制蒸汽输送量，以维持蒸压仓6内的蒸汽压力值及温度值的相对恒定。

蒸压仓6为环形筒状体，蒸压仓6的外壁贴有温度传感器12和压力传感器11，温度传感器12与压力传感器11均与数显控制器13连接。温度传感器12和压力传感器11将蒸压仓6内温度及压力值以电信号的形式反馈给数显控制器13，实时监测蒸压仓6内的温度和压力。

如图1和图2所示，蒸汽发生器2设置在蒸压仓6的中心处，蒸汽发生器2的底端与蒸压仓6底部连接，若干蒸汽泵送管3围绕蒸汽发生器2分布，优选地，若干蒸汽泵送管3沿蒸压仓6的高度方向上依次设置有多层，优选地，若干蒸汽泵送管3沿蒸压仓6的高度方向上依次设置有3～4层，且每层围绕蒸汽发生器2设置有若干蒸汽泵送管3。如此设置能够使井壁16与喷出的高温蒸汽接触均匀，达到极佳的蒸汽接触效果。

如图3至图5所示，井壁定形模具19包括两块内模板20、两块外模板21、上法兰盘25和下法兰盘22，两块内模板20和两块外模板21均为半圆环结构，两块内模板20均与井壁16的内壁接触，两块外模板21均与井壁16的外壁接触。内层加固螺栓17连接两块内模板20，外层加固螺栓18连接两块外模板21。如此设置能够使内模板20和外模板21易于拆卸。

下法兰盘22为环形结构，两块内模板20的底端均与下法兰盘22的内环端接触，两块外模板21的底端均与下法兰盘22的外环端接触。如图5所示，上法兰盘25为环形结构，两块内模板20的顶端均与上法兰盘25的内环端接触，两块外模板21的顶端均与上法兰盘25的外环端接触。如图7所示，井壁16埋设有若干吊钩27，上法兰盘25上均匀设置有若干浇筑口28和若干第一预留孔29，若干浇筑口28和若干第一预留孔29交替设置，若干吊钩27的顶部通过若干第一预留孔29预留在井壁16外部，浇筑口28用于向井壁定形模具19内灌注形成井壁的混凝土材料，吊钩27用于在对井壁16进行蒸养的过程中以及蒸养完成后对井壁16进行起吊。下法兰盘22和上法兰盘25的内环和外环处均匀设置有若干定位螺栓孔26，下法兰盘22上设置有若干第二预留孔33。下法兰盘22和上法兰盘25成对加工，以便利用下法兰盘22和上法兰盘25并通过定位螺栓孔26将多段单节的井壁16进行固定连接形成井筒。上法兰盘25上的浇筑口28和第一预留孔29的数量需根据实际工程需要进行确定，在本发明的一实施例中，浇筑口28和第一预留孔29均设置有16个。优选地，井壁定形模具19还包括若干连接件31，连接件31可以为钢筋，若干连接件31的顶端通过第一预留孔29与上法兰盘25固定连接，若干连接件31的底端通过第二预留孔33与下法兰盘22固定连接，若干连接件31沿下法兰盘22和上法兰盘25的周圈均匀分布，连接件31对下法兰盘22和上法兰盘25起到固定连接的作用，防止井壁16在起吊的过程中发生损坏。优选地，如图6和图7所示，井壁定形模具19还包括浇筑底座32，浇筑底座32为环形结构，内模板20的底端具有若干螺栓穿孔23，外模板21的底端具有若干螺栓穿孔23，浇筑底座32上表面设有环形的凹槽24，两块内模板20的底端和两块外模板21的底端均能够进入凹槽24内，两块内模板20的底端均与凹槽24的内环处的侧壁接触，两块外模板21的底端均与凹槽24的外环处的侧壁接触，凹槽24的内环处和外环处的侧壁均具有若干螺栓穿孔23；通过螺栓和螺栓穿孔23使浇筑底座32分别与内模板20的下端和外模板21的下端固定连接。浇筑底座32用于对浇筑后的井壁16起到兜底塑形的固定作用，且便于将施工现场刚浇筑完成的井壁16连同井壁定形模具19整体化吊装至蒸压仓6内，实现即浇即养护，加速井壁16混凝土早期水化反应的进行，提高施工现场井壁16的构件的养护效果。

如图1所示，仓盖10上设置有泄压阀9，上连接块上设置有隔热手柄7；优选地，蒸汽发生器2为柱状体，蒸汽发生器2内部可储水，蒸汽发生器2的底部设有电加热片1，通过加热的方式将液态水汽化，为蒸压仓6内的高温高压环境提供蒸汽来源。当蒸压仓6内压力过高时，泄压阀9会自行泄压，将过余蒸汽排出，隔热手柄7为耐高温材质，隔绝高温，降低装置安全隐患。

蒸汽发生器2内设有水位监测器14，水位监测器14能够监测蒸汽发生器2内的水位；水位监测器14通过蒸汽发生器2与数显控制器13信号连接，当蒸汽发生器2内的水位过低时，水位监测器14会自行触发音乐报警并将信号反馈给数显控制器13，然后数显控制器13会自行切断电源，预示需向蒸汽发生器2内补水，以防止装置干烧。优选地，该蒸压养护装置还包括蒸汽冷凝箱4和抽气装置5，蒸汽冷凝箱4位于蒸压仓外侧，抽气装置5位于蒸压仓6和蒸汽冷凝箱4之间并将蒸压仓6和蒸汽冷凝箱4连通。抽气装置5可将蒸养结束后的蒸压仓6内的蒸汽排至蒸汽冷凝箱4内，使蒸汽冷凝形成液态水，从而循环利用水资源，避免了水资源的浪费。

该蒸压养护装置还包括保温层15，保温层15整体为环状，保温层15覆盖在蒸压仓6侧壁的外部。环状的保温层15可减少该蒸压养护装置在蒸压养护过程中的热量损失。优选地，该蒸压养护装置还包括浇筑平台30，浇筑平台30为钢筋混凝土结构，浇筑平台30用于井壁16的支模以及对井壁16进行混凝土的浇筑。

本发明还公开了一种制作上述的超高强钻井井壁的方法，包括以下步骤：

S1准备

对井壁定形模具19进行支模，参考工程现场实际情况，在进行井壁16浇筑前，首先需要搭建钢筋混凝结构的浇筑平台30，由于发明一实施例中钻井井壁16的外直径为6m，因此将浇筑平台30尺寸直径设置为7～8m，并要求其表面有较好的平整度，后续井壁16的浇筑均在此平台上进行，在浇筑平台30上摆放浇筑底座32，分别将内模板20的底端、下法兰盘22和外模板21的底端放入浇筑底座32的凹槽24内；接着用两个内层加固螺栓17将两块内模板20连为一体、两个外层加固螺栓18将两块外模板21连接为一体，在内模板20和外模板21之间设置连接件31，并使连接件31的底端通过第一预留孔29与下法兰盘22固定连接，最后安装上法兰盘25，并使连接件31的顶端通过第二预留孔33与上法兰盘25固定连接并形成井壁定形模具19的整体，用全站仪进行测量，使上法兰盘25和下法兰盘22的水平度及上下方位误差均不大于5mm，完成井壁定形模具19的支模。

S2浇筑

S1完成后，通过上法兰盘25上的浇筑口28向井壁定形模具19内浇筑井壁16，井壁16浇筑过程采用自动化强制式搅拌站，先投入石英砂、石英粉，后投入水泥、硅灰、钢纤维，搅拌2min～3min(先拌匀集料)，使拌合料分布均匀，然后将溶有聚羧酸减水剂的水加入，再搅拌不低于2min(再拌匀胶凝材料)，优选地，2min～3min，能够使各组分材料分散的更加均匀。搅拌均匀后采用混凝土输送泵输送至组装完成后的井壁定形模具19内，利用振捣器完成振捣工作；

优选地，在对井壁16进行浇筑的过程中，利用第一预留孔29在井壁16内预埋设若干吊钩27，用于后期井壁16的起吊。

S3蒸养

S31将振捣成型后的井壁16连同井壁定形模具19一起吊装至蒸压养护装置中进行蒸压养护；打开仓盖10，将振捣成型后的井壁16连同井壁定形模具19一起吊装至蒸压仓6内，同时向蒸汽发生器2内注水至标准水位，盖上仓盖10后拧紧仓盖10与蒸压仓6四周的固定螺栓8。

S32接通蒸压养护装置的电源，打开抽气装置5，待蒸压仓6内冷空气排尽后关闭抽气装置5，然后通过数显控制器13将蒸压养护装置的目标蒸汽温度设置为上限170℃、下限150℃、目标压力设置为不低于0.8MPa，启动加热模式，打开泄压阀9，同时开启蒸汽泵送管3，待蒸汽从泄压阀9口喷出2～3分钟后，关闭泄压阀9，数显控制器13通过温度传感器12监测蒸压仓6内的温度、通过压力传感器11监测蒸压仓6内的压力，蒸汽泵送管3根据数显控制器13的反馈信号调节控制蒸汽输送量，维持蒸压仓6内的蒸汽压力值及温度值的相对恒定，蒸压养护过程开始并进行蒸压养护18h～24h，蒸压养护的总时间一般为3d(即72h)，混凝土一般在18h～24h左右脱模，进而能够将井壁定形模具19拆除。蒸汽从泄压阀9口喷出2～3分钟后，关闭泄压阀9为了保证由蒸汽发生器2所产生的蒸汽通过蒸汽泵送管3泵送能够充满整个蒸压仓6，故而以泄压阀9有均匀的蒸汽喷出2～3分钟后来作为判断标准，2～3分钟为经验取值，同时也是为了避免一定的偶然性，确保仓内的蒸汽是充满且匀布的。优选地，蒸压仓6内目标压力设置为0.8MPa～1MPa。

S33关闭蒸压养护装置的电源，打开仓盖10，利用吊钩27将井壁16连同井壁定形模具19吊出，拆除井壁定形模具19的内模板20、外模板21和浇筑底座32后再将井壁16吊入至蒸压养护装置中(上法兰盘25和下法兰盘22不拆除，以便后期利用下法兰盘22和上法兰盘25并通过定位螺栓孔26将多段单节的井壁16进行固定连接形成井筒)，按照S32步骤中的蒸压养护参数继续蒸压养护过程，继续蒸养36h～48h，待蒸压养护装置中内温度下降常温后吊出蒸压养护后的井壁16。蒸压养护结束后，打开抽气装置5，将蒸压仓6内的蒸汽排入蒸汽冷凝箱4内，待蒸压仓6内温度下降至室温后打开仓盖10，吊出蒸压养护后的井壁16。蒸压仓6内温度下降至室温后打开仓盖10是为了防止蒸压仓6内温度较高的残余蒸汽流出导致操作人员烫伤，保证安全。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1)本发明的技术方案大大提高了井壁混凝土的强度，获得了超高强钻井井壁结构，特别是在冬季通过对超高强钻井井壁进行蒸压养护也能施工，解决了传统的洒水及喷淋养护难以加快混凝土强度提高和冬季不能施工的问题。

2)通过蒸压养护及参数的设计，比如将蒸压养护装置的目标蒸汽温度设置为上限170℃、下限150℃、目标压力设置为不低于0.8～1MPa，实现短期内井壁16强度的快速提升，蒸压养护18h～24h后的井壁强度可与标养28d状态的强度相当，远高于传统工艺中养护7d后投入使用的井壁强度；此外，蒸压养护后井壁最终的抗压强度增幅范围可达到25％～50％，因此，这不仅能极大的缩短钻井井壁构件的养护周期，还可以显著提高井壁16的混凝土的强度与耐久性能，从而提升工程质量和建设效率。

3)井壁16选择活性粉末混凝土和钢纤维作为筑壁材料，克服了传统钢板或钢筋混凝土复合井壁结构在地下水矿化物高的地层中易被锈蚀而导致承载力下降的缺陷，利用活性粉末纤维混凝土具备超高强、高耐久的特性，在高温蒸压的环境下可实现强度的快速提升，抗压强度最高可达200MPa，从而显著提高井壁16的混凝土的强度与耐久性能，提升工程质量和建设效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种制作超高强钻井井壁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1准备

对井壁定形模具（19）进行支模；

S2浇筑

S1完成后，进行超高强钻井井壁的浇筑，井壁（16）浇筑过程采用自动化强制式搅拌站，先投入石英砂、石英粉，后投入水泥、硅灰、钢纤维，搅拌2min~3min，然后将溶有聚羧酸减水剂的水加入，再搅拌不低于2min，搅拌完成后采用混凝土输送泵输送至支模完成后的井壁定形模具（19）内，利用振捣器完成振捣；

S3蒸养

S31将振捣成型后的井壁（16）连同井壁定形模具（19）一起吊装至蒸压养护装置中进行蒸压养护；

S32接通蒸压养护装置的电源，启动加热模式，蒸压养护过程开始并进行蒸压养护18h~24h；

在所述步骤S32中，将蒸压养护装置的目标蒸汽温度设置为上限170℃、下限150℃、目标压力设置为不低于0.8MPa ~1MPa，

S33关闭蒸压养护装置的电源，将井壁（16）连同井壁定形模具（19）吊出，拆除井壁定形模具（19）后再将井壁（16）吊入至蒸压养护装置中，按照S32步骤中的蒸压养护参数继续蒸压养护过程，继续蒸养36h~48h，

构筑所述超高强钻井井壁的材料按质量百分比由以下成分组成：水泥30%~32%、硅灰8%~9%、石英砂35%~37%、石英粉13%~14%、水7%~8%、减水剂1%~1.5%、钢纤维4%~5%，

所述硅灰的含硅量在95%以上、平均粒径为0.1~0.2、比表面积为17000m²/kg~18000m²/kg，

所述石英砂选用中砂与细砂的质量比按照2∶1的级配组合，其中所述中砂粒径为0.212mm ~0.425mm，所述细砂粒径为0.15mm~0.212mm。

2.根据权利要求1所述的制作超高强钻井井壁的方法，其特征在于，

所述水泥选用P.O 52.5等级以上的硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的制作超高强钻井井壁的方法，其特征在于，

所述石英粉细度范围是325目~400目。

4.根据权利要求1所述的制作超高强钻井井壁的方法，其特征在于，

所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25%~30%。

5.根据权利要求1所述的制作超高强钻井井壁的方法，其特征在于，

所述钢纤维为镀铜平直钢纤维；

所述钢纤维的长度为10mm ~13mm、直径为0.18mm~0.2mm。

6.根据权利要求1所述的制作超高强钻井井壁的方法，其特征在于，

在所述步骤S33中，待蒸压养护装置内温度下降至常温后吊出蒸压养护后的井壁（16）。

Images