一种第四系深井分层抽水止水装置及其抽水止水方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种第四系深井分层抽水止水装置及其抽水止水方法，所述装置包括钻杆接头、设置于钻杆接头下部的泵室管、设置于泵室管下部的导水管、设置于导水管上部外壁上的橡胶止水气囊和设置于导水管下部外壁上的橡胶止水塞；其使用方法包括如下步骤：1）钻孔取样分析；2）钻井；3）冲孔；4）井管安装；5）填砾与止水；6）洗井；8）抽水试验。该深井分层止水装置结构简单，其使用方法克服了以往止水方法存在的缺陷，操作方便，通过实际使用止水效果可靠，有效地隔离了上下含水层，从而能够在同一井孔实现管内分层止水，达到分层抽水试验的目的。本分层抽水止水装置和方法适用于水文地质钻探时对不同含水层分别进行观测和抽水试验。

A quaternary deep well layered water stop device and its water pumping and water stopping method

The invention discloses a quaternary deep well stratified pumping water stop device and a pumping water stop method thereof. The device comprises a drill pipe joint, a pump chamber pipe arranged at the lower part of the drill pipe joint, a guide pipe arranged at the lower part of the pump chamber pipe, a rubber water stop air bag arranged on the upper outer wall of the guide pipe and an outer wall arranged on the lower part of the guide pipe. Rubber water stopper; its use method includes the following steps: 1) drilling sampling analysis; 2) drilling; 3) punching; 4) well pipe installation; 5) gravel filling and water stopping; 6) well washing; 8) pumping test. The deep well stratified water stopper has simple structure, overcomes the shortcomings of previous water stoppage methods, and is easy to operate. Through practical use, the water stoppage effect is reliable, and the upper and lower aquifers are effectively isolated, so that the stratified water stoppage can be realized in the same well and the stratified pumping test can be achieved. The device and method are suitable for the observation and pumping test of different aquifers in hydrogeological drilling.

【技术实现步骤摘要】
一种第四系深井分层抽水止水装置及其抽水止水方法
本专利技术涉及一种第四系深井分层抽水止水装置及其抽水止水方法，适用于第四系深井分层抽水试验。
技术介绍
分层止水是在不同含水层（组）的地区进行水文地质钻探时，为了取得各含水层（组）的水量、水位、水质和水温等水文地质参数，需按不同含水层（组）分别进行观测和抽水试验。按设计要求在隔水层位置，对水井上下含水层（组）进行隔离止水，防止上下含水层串通的工作称为分层止水。包括管外止水和管内止水两部分，管外止水一般采用止水材料在止水段（隔水层）进行永久性止水；管内止水是在井管内设计的合理止水位置进行临时止水，以进行同一井内不同含水层的抽水试验，获取不同含水层（组）的水文地质参数。目前国内进行分层抽水管内止水时，一般采用下套管、止水塞止水法和充气气囊止水法。前一种方法需要准备止水管材，成本大，作业时下管、提管、下止水塞等工序繁琐，间隔时间长，易造成孔内事故。第二种方法，对深层止水来说，要求地面有充气设备，气线抗压强度要求高，安全可靠性差。上述两种方法均不能很好的同时观测上下含水层水位变化，无法准确判断止水效果是否满足分层抽水试验的要求，因此需要设根据实际情况综合研究设计出更实用、更可靠的分层止水装置和方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种解决深井分层抽水止水安全性差、无法准确判断止水效果的深井分层抽水止水装置及其抽水止水方法。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种第四系深井分层抽水止水装置，其技术方案在于：其包括钻杆接头、设置于钻杆接头下部的通过法兰连接的法兰盘短节、设置于法兰盘短节下部通过法兰连接的泵室管、设置于泵室管下部的导水管、设置于导水管上部外壁上的橡胶止水气囊和设置于导水管下部外壁上的橡胶止水塞，所述泵室管的内部设置有潜水泵。作为限定，所述橡胶止水气囊的上下面分别设置有气囊上盘和气囊下盘，所述气囊上盘上设置有用于给气囊充气的气线接头。作为另一种限定，所述橡胶止水塞的上下面分别设置有固定止水塞的止水塞上压盘和止水塞下压盘，所述导水管下部外壁上还设置有止水塞导正环，所述止水塞导正环位于橡胶止水塞的上部。作为进一步限定，所述导水管上设置有水位监测探头，所述水位监测探头位于橡胶止水气囊的下部。作为更进一步限定，所述橡胶止水塞对应的井管内止水段内壁上设置有止水座环。一种深井分层抽水止水装置进行抽水止水的方法，其包括如下步骤：1)钻孔取样分析，确定第四系地层岩性和含水层，划分地层时代，界定咸淡水界面，并确定成孔深度和孔口直径；2）钻井，采用三翼刮刀钻头，泥浆护壁的钻进方法，两次成孔钻井；3）冲孔，钻孔后，调整泥浆性能，冲孔时间为2-3h，使孔内上下泥浆密度均匀；4）井管安装，采用悬吊焊接法下管；5）填砾与止水采用静水填料法填砾，砾料选取石英质河砾，根据含水层的有效粒径采用直径为2-5mm的混合砾料，采用直径20-30mm的黏土球管外封闭止水；6）洗井填砾止水后对第四系深井依次进行小泵量泵抽洗井、活塞洗井、大泵量泵抽洗井；7）抽水试验洗井结束后，做三个落程抽水试验，对于第四系水井，抽水降深应由小到大进行抽水试验。所述步骤4）的具体方法为：（1）下管前应用原状钻具校正孔径、孔深并探孔，孔深应大于下管深度4-5m；（2）下管之前根据含水层颗粒大小，对滤水管用90-100目纱网包裹两层，外包竹帘保护纱网，每隔20-30cm间距用铁丝捆扎，抽水时防止纱网松动堵塞滤水管缝隙；（3）对井管进行检查，发现残缺、断裂和弯曲等缺陷及时更换，井管、滤水管按设计排序并逐根丈量编号；（4）下管时，按排管顺序逐根检查、记录，第一根井管底部密封，下管时拧紧夹板螺丝，井管焊接前，在井管前后左右吊线，将井管对正接直后开始焊接，焊接牢固可靠、封闭严密所述步骤5）的具体方法为：（1）根据钻孔直径、井管直径和填砾高度确定砾料用量；（2）下管后填砾前核对井管深度，计算分层止水位置，对砾料的规格、数量进行验收检查，填砾时提前将测绳下入分层止水位置，边填边测，填砾时从井口四周均匀、缓慢填入，避免产生架桥堵塞现象；（3）止水：第一段砾料填完后，停待30min时间，测量砾料高度，填到位置后开始填黏土球止水，第一段为分层止水段，计算黏土球用量，从孔口四周管外环状间隙人工均匀投入黏土球，随时测量；填完后，停待1小时时间，再次测量黏土球高度，保证填到隔水层高度区域，开始填砾料，按以上步骤进行后续填砾止水工作。所述步骤7）的具体方法为：工作区划分为四个含水层组，分别为第Ⅰ含水层组、第Ⅱ含水层组、第Ⅲ含水层组和第Ⅳ含水层组，深水井抽水试验分3部分进行，先进行混合抽水试验，第二步进行第Ⅳ含水层组分层抽水试验，最后进行第Ⅲ含水层组分层抽水试验；混合抽水按常规抽水试验方法进行观测；第Ⅲ、第Ⅳ含水层组分层抽水试验，需利用管内止水装置进行分层止水，隔离上下含水层，防止上下含水层串通；在分层抽水试验过程中，同时对第Ⅲ、第Ⅳ含水层组水位进行监测，以便检验止水效果。本专利技术由于采用了上述的结构和方法，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：（1）本专利技术所述的深井分层抽水止水装置，利用了施工钻进用的钻杆作为导水管、出水管和止水塞的配重，结构简单；（2）本专利技术综合使用了止水塞和止水气囊，止水效果好，更适合深层止水；（3）本专利技术安装了地下水位探头同时监测上下含水层水位变化，随时检验止水效果，安全性能好，避免了出现各类孔内事故。；综上，本专利技术结构简单、止水效果好、安全性能好，适用于深井分层抽水实验。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例的钻井结构示意图；图2为本专利技术实施例的分层抽水止水装置结构示意图；图3为本专利技术实施例的第Ⅳ含水层组分层抽水示意图；图4为本专利技术实施例的第Ⅲ含水层组分层抽水示意图；标注部件：1-φ325井管，2-上部管外黏土止水段，3-φ219井管，4-滤水管，5-隔离层处管外黏土止水段，6-止水座环，7-钻杆接头，8-法兰盘短节，9-上法兰盘，10-泵室管，11-潜水泵，12-下法兰盘，13-导水管，14-气线接头，15-气囊上盘，16-橡胶止水气囊，17-气囊下盘，18-水位监测探头，19-止水塞导正环，20-止水塞上压盘，21-橡胶止水塞，22-止水塞下压盘,23-出水管，24-气泵，25-气线，26-钻杆扶正，27-止水塞配重。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一种第四系深井分层抽水止水装置参照图2，本实施例的分层抽水止水装置包括泵室管10、导水管13、橡胶止水气囊16和橡胶止水塞21，本实施例中泵室管10采用Φ219×8mm无缝管加工制作，长度2500mm，管身开用于过水的30×200mm条形窗口,内部设置潜水泵11，所述泵室管10上端依次通过上法兰盘9和法兰盘短节8连接到钻杆接头7，所述泵室管10下端通过下法兰盘12连接导水管13，本实施例中导水管13直接利用Φ89钻杆，并采用丝扣连接。本实施例中止水气囊由气线接头14、气囊上盘15、气囊下盘17和橡胶止水气囊16组成，充气膨胀后，橡胶气囊和井管内壁紧密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种第四系深井分层抽水止水装置，其特征在于：其包括钻杆接头（7）、设置于钻杆接头（7）下部的通过法兰连接的法兰盘短节（8）、设置于法兰盘短节（8）下部通过法兰连接的泵室管（10）、设置于泵室管（10）下部的导水管（13）、设置于导水管（13）上部外壁上的橡胶止水气囊（16）和设置于导水管（13）下部外壁上的橡胶止水塞（21），所述泵室管（10）的内部设置有潜水泵（11）。

【技术特征摘要】
1.一种第四系深井分层抽水止水装置，其特征在于：其包括钻杆接头（7）、设置于钻杆接头（7）下部的通过法兰连接的法兰盘短节（8）、设置于法兰盘短节（8）下部通过法兰连接的泵室管（10）、设置于泵室管（10）下部的导水管（13）、设置于导水管（13）上部外壁上的橡胶止水气囊（16）和设置于导水管（13）下部外壁上的橡胶止水塞（21），所述泵室管（10）的内部设置有潜水泵（11）。2.根据权利要求1所述的一种第四系深井分层抽水止水装置，其特征在于：所述橡胶止水气囊（16）的上、下两端分别设置有用于固定橡胶止水气囊（16）的气囊上盘（15）和气囊下盘（17），所述气囊上盘（15）上设置有用于给气囊充气的气线接头（14）。3.根据权利要求1所述的一种第四系深井分层抽水止水装置，其特征在于：所述橡胶止水塞（21）的上、下两端分别设置有用于固定止水塞的止水塞上压盘（20）和止水塞下压盘（22），所述导水管（13）下部外壁上还设置有止水塞导正环（19），所述止水塞导正环（19）位于橡胶止水塞（21）的上部。4.根据权利要求1所述的一种第四系深井分层抽水止水装置，其特征在于：所述导水管（13）上设置有水位监测探头（18），所述水位监测探头（18）位于橡胶止水气囊（16）的下部。5.根据权利要求1所述的一种第四系深井分层抽水止水装置，其特征在于：所述橡胶止水塞21对应的井管内止水段内壁上设置有止水座环（6）。6.采用权利要求1所述的第四系深井分层抽水止水装置进行抽水止水的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)钻孔取样分析，确定第四系地层岩性和含水层，划分地层时代，界定咸淡水界面，并确定成孔深度和孔口直径；2）钻井，采用三翼刮刀钻头，泥浆护壁的钻进方法，两次成孔钻井；3）冲孔，钻孔后，调整泥浆性能，冲孔时间为2-3h，使孔内上下泥浆密度均匀；4）井管安装，采用悬吊焊接法下管；5）填砾与止水采用静水填料法填砾，砾料选取石英质河砾，止水采用黏土球封闭止水；6）洗井填砾止水后对第四系深井依次进行小泵量泵抽洗井、活塞洗井、大泵量泵抽洗井；7）抽水试验洗井结束后，做...

【专利技术属性】
技术研发人员：和新，郝国利，王振志，张万河，郜洪强，于建丛，李国民，张庆宙，黄文龙，杜茂森，姬学华，付林平，张建池，梅久娟，付丹平，李鹏，庄丁源，姚文永，张睿，王楠，
申请(专利权)人：河北省地矿局国土资源勘查中心，
类型：发明
国别省市：河北,13