岩土工程施工技术福建工程学院土木工程系主讲教师:林奇2010年2月16日联系电话:13905020292电子邮箱:13905020292L@163.com海上钻井钻探打水井气井第一章水井施工技术第一章水井施工技术第一节概述地下水供给水井应用污水排放地热开发与利用地面降水与回灌地下取水枯井地热开采基坑井点降水上海动车段污水泵井工程一、水井井身结构设计1、井的分类承压完整井分承压水井与潜水水井承压非完整井分完整井与非完整井潜水完整井潜水非完整井自流井：地下水能自动喷出地表的承压水井。供水井——是垂直安置在地下的取水建筑物。2、水井结构井壁管：保护井壁或隔离非开采层（不良含水层）过滤管：滤水挡砂和保持含水层井壁稳定沉砂井：沉积水中泥砂填充物：砾石——保证水质和防止过滤器淤塞。粘土——封闭和止水。3、水井结构要素的确定井深：由开发地下水的目的层埋藏深度决定。井径：开孔直径中间变径终孔直径出水量滤水管直径终孔直径中间变径开孔直径取水泵直径过滤层厚度4、供水井井身结构形式浅供水井：100m以内，井径大于400mm，多一径到底或两种直径，如图。中深供水井：100～300m，井管内径200～300mm，多用钢管和塑料管，如图。深供水井：大于300m，要求管外牢固密封，中间采用多层技术套管，如图。基岩水井：必须将上部地表水和第四纪含水层以加封隔，保护基岩中水的质和量，如图。除外还有定向井、扩底井、辐射井等，如图。浅供水井中深供水井深供水井基岩水井5、供水井井身结构举例•浅供水井井身结构，图1－6。•中深供水井井身结构，图1－7。•尾管式成井井身结构，图1－8。浅供水井井身结构中深供水井井身结构尾管式成井井身结构第二节水井钻进方法•钻进方法冲击钻进回旋钻进反循环钻进空气钻进潜孔锤钻进一、钢绳冲击钻进（一）基本原理是借助于一定重量的钻头，在一定的高度内周期地冲击井底岩石，使岩石破碎而获得进尺。当进尺增大，需用抽砂筒捞取井底沉渣后继续钻进。（二）钢绳冲击钻进特点•破碎效率高，钻速快，成本低；•设备简单，移动方便；•钻头磨损小，钻头破碎岩石是不连续的；•动力消耗小，能钻凿较大直径的钻孔；•钻井液不循环，水量消耗小；•只能钻进垂直的井孔。（三）钢绳冲击钻机•冲击钻机有：CZ－20型、CZ－22型、CZ－30型、CZF－30型等。•钻机组成：动力机、主轴、冲击机构和桅杆等部件。CZ－22型冲击钻机冲击钻机的冲击机构•CJZ-5型冲击工程钻机（四）钢绳冲击钻具•钢绳冲击钻具包括：冲击钻头、冲击钻杆、钢丝绳接头、钢丝绳和抽筒。•冲击钻头：图1－13、图1－14•冲击钻杆：图1－15•钢丝绳接头：图1－16•抽筒：图1－17•钢丝绳：钻具为丝扣连接时，钢丝绳拧合方向应与钻具丝扣方向相反。卷筒钢丝绳常用6×19+1沥青麻丝左向交互捻的钢丝绳。钢丝绳拉力：P≥k1×k2×Q（阻塞系数k1=1.2~1.5，安全系数k2=6,Q为钻具的重力）卷筒和滑轮的最小直径与钢丝绳直径之比不应小于12~18冲击钻头：冲击钻杆钢丝绳接头抽筒（五）钻具与冲击机构的运动•冲击机构的运动——符合四连杆机构的B点运动规律。四连杆机构的B点运动规律与压轮边缘上b点的运动规律相似。b点运动方程为（均为α的函数）：α1=180°，延长钻具提升时间，使提升速度得以减少，节约整个设备的功率，适合于小型钻机。O点在B点正下放方B点运动方程为O点不在B点正下方O点不在B点正下方，α≤180°，它的速度和加速度半周期不等，各有最大值。钻具上升速度小，可以减少钻机动力功率。适用于大型冲击钻机。•井内钻具的运动钻具经钢丝绳受冲击机构牵引而提升，可以看成钻具运动与冲击机构运动相吻合；下降时，钻具则呈自由落体下降。钻具下降加速度的数值，决定于岩粉的密度。•钻具在井内运动，下降过程中承受的阻力有三种静水阻力：等于钻具排开的钻头体积岩粉浆重量。惯性水阻力：正比于孔内岩粉质量和岩粉的上升瞬时加速度，还与钻杆及钻头尺寸之比有关。动水阻力：正比于钻具瞬时下降速度的平方及动水阻力系数（或正比于瞬时加速度及冲击高度）。e为相对直径——钻具的实际直径与钻孔实际直径之比。一般井径比钻头名义直径要大7~20%。J：钻具在井内下降加速度N：单位时间内钻具的...
