巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法技术

本发明专利技术提供一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法，所述套管由内层注浆管和套在所述内层注浆管外部的外管组成，所述外管包括若干段过滤管和若干段实管，所述过滤管的管壁上设置有若干过滤孔，所述过滤管和所述实管交替设置，所述过滤管设置在所述注浆层段内，所述实管设置在所述非注浆层段内；在所述外管和所述内层注浆管之间设置有止浆塞，在所述套管的顶端设置有闷盖。本发明专利技术解决了现有技术中存在的操作时间长、产生费用巨大、技术难度大和安全性低的问题，研发了适合巨厚冲积层单井多层段注浆的新型套管，并且给出了配合新型套管的注浆施工方法，极大地提高了深立井地层加固注浆的安全性，并且大大降低施工风险，社会、经济效益显著。

【技术实现步骤摘要】
巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法
本专利技术涉及矿山建设领域，具体涉及一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法。
技术介绍
20世纪80年代以来，我国煤炭资源开采强度不断加大，浅部资源日益减少，国内部分矿井相继进入了深部煤炭开采状态，越来越多的立井井筒需要穿越深厚的冲积层。随着大中型矿井对地下煤炭资源的大量开采，形成采空区，地下岩体结构和应力状态发生很大变化。当采空区上覆岩层导水裂隙带导通松散含水层时，极易造成新生界松散地层水资源大量流失，形成地下水运移，造成地层不均匀沉降，而采用地面钻井注浆对地层进行加固由于可以封堵含水地层的水利通道，阻滞含水地层疏水，可以减缓、减少井筒周边地层的沉降，综合成本低效果好，因而得到了越来越广泛的应用。通常对于新生界松散地层注浆时需要分段分层位进行，单个钻井进行多层段注浆时，目前常规有两种方式：第一种：先打大口径，下管并用纯水泥浆固井，紧接着钻穿目的层段进行注浆，然后再继续向下钻进，再下小套管并纯水泥浆固井，再对目的层段进行注浆，往复以上程序，直至最后一层注浆结束。第二种：全井下置套管(实管)，用纯水泥浆把套管与井壁之间环状间隙进行全封闭，然后对注浆目的层段分别进行爆破射孔或割管形成注浆通道再进行注浆。以上两种情况操作时间长，所产生的费用巨大，技术难度也大，安全性也相应降低。因此，为了提高巨厚冲积层单井多层段注浆的效率和安全性，开展巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法的研究迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法，本专利技术的技术方案解决了现有单个钻井多层段注浆技术中存在的操作时间长、产生费用巨大、技术难度大和安全性低的问题，研发了适合巨厚冲积层单井多层段注浆的新型套管，并且给出了配合新型套管的注浆施工方法，能够填补目前尚无巨厚冲积层单井多层段安全高效注浆设备与方法的空白，是巨厚冲积层注浆加固综合治理方案的重要组成部分，极大地提高了深立井地层加固注浆的安全性，并且大大降低施工风险，社会、经济效益显著。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管，所述多层段包括若干注浆层段和若干非注浆层段，所述注浆层段和所述非注浆层段交替设置，两个所述注浆层段之间为一个所述非注浆层段，两个所述非注浆层段之间为一个所述注浆层段，所述单井的最下端设置为所述注浆层段，所述套管置于注浆孔内，所述套管由内层注浆管和套在所述内层注浆管外部的外管组成，所述外管包括若干段过滤管和若干段实管，所述过滤管的管壁上设置有若干过滤孔，所述过滤管和所述实管交替设置，所述过滤管设置在所述注浆层段内，所述实管设置在所述非注浆层段内；在所述外管和所述内层注浆管之间设置有止浆塞，所述止浆塞可以沿所述套管上下移动，在所述套管的顶端设置有闷盖，所述闷盖能够覆盖所述内层注浆管与所述外管之间的部分。进一步地，在上述一种套管中，所述过滤孔的外部设置有若干嵌缝带，所述嵌缝带缠绕在所述过滤管的外部并用于封堵所述过滤孔。进一步地，在上述一种套管中，所述嵌缝带的外部缠绕有尼龙纱网，所述尼龙纱网用于防止所述注浆层段的砂子进入所述过滤管内。进一步地，在上述一种套管中，所述尼龙纱网的外部缠绕有扎丝，所述扎丝用于固定所述尼龙纱网，在所述尼龙纱网上并沿所述过滤管的高度方向每隔150mm～250mm缠绕一圈所述扎丝。进一步地，在上述一种套管中，所述过滤管的穿孔率大于所述注浆层段土体的有效孔隙率，所述过滤孔的直径为12mm～18。进一步地，在上述一种套管中，所述套管还能够用于巨厚冲积层单井多层段压水试验和抽水试验。本专利技术还提供一种套管的施工方法，利用上述的套管，包括如下步骤：1)调浆：下管前配好泥浆，所述泥浆由膨润土、纯碱、钠羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、腐植酸钾和水混合而成，测定所述泥浆的比重；2)过滤管的制作：按设计要求在过滤管上制作过滤孔，在过滤管的外部缠绕嵌缝带，嵌缝带的外部缠绕尼龙纱网，按设计要求在尼龙纱网的外部缠绕扎丝；3)下管：按预设的所述注浆层段和所述非注浆层段的顺序分段下入所述过滤管和所述实管；将所述止浆塞设置在与最下端的所述过滤管相邻的所述实管内，在所述套管的顶端设置闷盖；在所述环状间隙内循环步骤1)中制得的所述泥浆；4)固井：预先按所述环状间隙的体积配好粘土水泥浆，所述粘土水泥浆由水、水泥和粘土混合而成，将所述粘土水泥浆泵入所述注浆孔内，直至所述注浆孔返浆，停泵，候凝8小时解所述止浆塞；5)洗井：先用清水循环冲洗所述套管内部直至清水，然后将焦磷酸钠溶液泵入所述套管内替换所述套管内的清水并浸泡24小时，最后用活塞和高压射流的方法反复对所述套管内部进行清洗，直至套管内水清、无杂质；6)注浆：依次向上拉所述止浆塞，对所有所述注浆层段分别进行注浆，直至最后一层注浆层，注浆结束；优选的，所注浆液为水泥浆，水泥浆的配比为：水:水泥＝1:1～1.5:1。进一步地，在上述一种套管的施工方法中，所述步骤4)中的粘土水泥浆中各成分按重量的配比为：水:水泥:粘土＝1:0.6～0.8:0.2～0.3。进一步地，在上述一种套管的施工方法中，注浆量与所述注浆层段的土体有效孔隙率满足如下关系式：Q＝πr2Hη，式中：Q—浆液注入量，单位为m3；η—所述注浆层段的土体有效孔隙率，单位为％；H—注浆层段厚度，单位为m；r—扩散半径，单位为m。进一步地，在上述一种套管的施工方法中，按如下方式选取所述嵌缝带：1)测定各注浆层段的深度H、单位为m，泥浆密度ρ，粘土水泥浆密度ρ'；2)由所述嵌缝带的两侧压力差计算出所述嵌缝带所承受的最小压力为P，P＝(ρ′-ρ)*H1000；3)选取能够承受压力为1.5P的嵌缝带。分析可知，本专利技术公开一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管与施工方法，解决了现有单个钻井多层段注浆技术中存在的操作时间长、产生费用巨大、技术难度大和安全性低的问题，研发了适合巨厚冲积层单井多层段注浆的新型套管，并且给出了配合新型套管的注浆施工方法，能够填补目前尚无巨厚冲积层单井多层段安全高效注浆设备与方法的空白，是巨厚冲积层注浆加固综合治理方案的重要组成部分，极大地提高了深立井地层加固注浆的安全性，并且大大降低施工风险，社会、经济效益显著。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专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术实施例的新型套管注浆施工示意图；图2为本专利技术实施例的新型套管固井施工示意图；图3为本专利技术实施例的新型套管制作过程示意图；附图标记说明：1过滤管、2实管、3内层注浆管、4闷盖、5过滤孔、6嵌缝带、7尼龙纱网、8扎丝、9止浆塞、10环状间隙、11粘土水泥浆、12注浆层段、13非注浆层段。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专利技术。各个示例通过本专利技术的解释的方式提供而非限制本专利技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中进行修改和变型。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，本专利技术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。在本专利技术的描述中，术语“纵向”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管，所述多层段包括若干注浆层段和若干非注浆层段，所述注浆层段和所述非注浆层段交替设置，两个所述注浆层段之间为一个所述非注浆层段，两个所述非注浆层段之间为一个所述注浆层段，所述单井的最下端设置为所述注浆层段，其特征在于，所述套管置于注浆孔内，所述套管由内层注浆管和套在所述内层注浆管外部的外管组成，所述外管包括若干段过滤管和若干段实管，所述过滤管的管壁上设置有若干过滤孔，所述过滤管和所述实管交替设置，所述过滤管设置在所述注浆层段内，所述实管设置在所述非注浆层段内；在所述外管和所述内层注浆管之间设置有止浆塞，所述止浆塞可以沿所述套管上下移动，在所述套管的顶端设置有闷盖，所述闷盖能够覆盖所述内层注浆管与所述外管之间的部分。

【技术特征摘要】
1.一种巨厚冲积层单井多层段注浆新型套管，所述多层段包括若干注浆层段和若干非注浆层段，所述注浆层段和所述非注浆层段交替设置，两个所述注浆层段之间为一个所述非注浆层段，两个所述非注浆层段之间为一个所述注浆层段，所述单井的最下端设置为所述注浆层段，其特征在于，所述套管置于注浆孔内，所述套管由内层注浆管和套在所述内层注浆管外部的外管组成，所述外管包括若干段过滤管和若干段实管，所述过滤管的管壁上设置有若干过滤孔，所述过滤管和所述实管交替设置，所述过滤管设置在所述注浆层段内，所述实管设置在所述非注浆层段内；在所述外管和所述内层注浆管之间设置有止浆塞，所述止浆塞可以沿所述套管上下移动，在所述套管的顶端设置有闷盖，所述闷盖能够覆盖所述内层注浆管与所述外管之间的部分。2.根据权利要求1所述的套管，其特征在于，所述过滤孔的外部设置有若干嵌缝带，所述嵌缝带缠绕在所述过滤管的外部并用于封堵所述过滤孔。3.根据权利要求2所述的套管，其特征在于，所述嵌缝带的外部缠绕有尼龙纱网，所述尼龙纱网用于防止所述注浆层段的砂子进入所述过滤管内。4.根据权利要求3所述的套管，其特征在于，所述尼龙纱网的外部缠绕有扎丝，所述扎丝用于固定所述尼龙纱网，在所述尼龙纱网上并沿所述过滤管的高度方向每隔150mm～250mm缠绕一圈所述扎丝。5.根据权利要求1所述的套管，其特征在于，所述过滤管的穿孔率大于所述注浆层段土体的有效孔隙率，所述过滤孔的直径为12mm～18mm。6.根据权利要求1所述的套管，其特征在于，所述套管还能够用于巨厚冲积层单井多层段压水试验和抽水试验。7.一种套管的施工方法，所述套管为权利要求1-6任一项所述的套管，其特征在于，包括如下步骤：1)调浆：下管前配好泥浆，所述泥浆由膨润土、纯碱、钠羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、腐植酸钾和水混合而成，测定所述泥浆的比重；2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，程桦，余大有，彭世龙，孙家应，姚直书，秦志强，荣传新，方亮亮，王晓健，
申请(专利权)人：安徽省煤田地质局第一勘探队，安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34