一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备制造技术

本实用新型专利技术属于特殊地层钻井、钻桩施工设备技术领域，尤其是涉及一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备。该成井设备包括正循环钻机、反循环钻机以及设在钻井一侧的化学泥浆池，化学泥浆池内放置有泥浆泵；钻井内设有正循环或者反循环钻杆；钻井初始状态，钻井内设有正循环钻杆，泥浆泵与正循环钻杆之间连接有正循环进水管，井口与化学泥浆池之间设有正循环回水管；在钻进粉细砂层时钻井内设有反循环钻杆，此时井口与化学泥浆池之间设有反循环进水管，钻井内的反循环钻杆顶部与泥浆泵之间设有反循环回水管。解决了传统的成井工艺在该特殊地质条件下护壁困难、成孔困难、易埋钻头、一旦粘土护壁用量过大严重影响降水井透水性等技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备
本技术属于特殊地层钻井、钻桩施工设备
，尤其是涉及一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备。
技术介绍
在建筑基坑施工过程中，经常遇到地下水丰富的情况，如遇到地下水位高于开挖底面，地下水会不断渗入基坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工,防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降等情况的产生，需进行钻井降水，让地下水涌入降水井中，从而可以降低地下水位，以此保证基坑可以顺利施工，因此降水井的透水性非常重要。现有的成井技术是采用正循环或者反循环工艺，但是对于含水较多且含有钙质结核体和粉细砂的非均质饱水厚层粉细砂层中，现有成井手段往往容易导致钻杆断裂、护壁效果差、易坍塌等缺陷，同时，在现有的单一的循环钻井方式难以快速成井。这是由于，钙质结核体是碳酸钙组成的结核状自生沉积物，具有质地粘重，结构性差，垂直裂隙发育较多但孔隙小，胀缩性大，土壤蓄水能力和保水能力差，又易干裂跑墒等特点；而对于粉细砂层，因粉细砂层颗粒较细，极容易出现流砂、塌孔、埋钻等情况。此外，现有成井工艺在厚层饱和砂层中，采用膨润土和纯碱组成的粘土护壁，以确保不埋钻头、不塌孔，完成钻进深度。其中膨润土加水后能膨胀成糊状，因此粘土浆成分中的粘粒含量非常高，会把透水的水线堵死，这样会严重影响降水井的透水性，无法保证基坑开挖、无水施工。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术提供了一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备，该成井设备包括正循环钻机、反循环钻机以及设在钻井一侧的化学泥浆池，化学泥浆池内放置有泥浆泵；钻井内设有正循环或者反循环钻杆；钻井初始状态，钻井内设有正循环钻杆，泥浆泵与正循环钻杆之间连接有输入护壁泥浆的正循环进水管，井口与化学泥浆池之间设有排出钻渣的正循环回水管；在钻进粉细砂层时钻井内设有反循环钻杆，此时井口与化学泥浆池之间设有输入护壁泥浆的反循环进水管，钻井内的反循环钻杆顶部与泥浆泵之间设有排出钻渣的反循环回水管。进一步，正循环钻杆或反循环钻杆的钻头顶部连接一个外径与钻头直径一致的护壁钢管，护壁钢管与钻杆同轴设置且二者之间存在一定间距的泥浆通道；护壁钢管的上下两端均不封闭以便于泥浆流通。更进一步，所述护壁钢管的厚度为3mm以上。本技术具有的优点和积极效果是：本技术通过正循环和反循环结合钻孔、钻头外设置护壁用的护壁钢管共同作用实现了特殊地质条件下井壁护壁良好、稳固不塌方，即保障正常钻进又不影响降水井的透水性的效果。解决了传统的成井工艺在该特殊地质条件下护壁困难、成孔困难、易埋钻头、一旦粘土护壁用量过大严重影响降水井透水性等技术难题。此外，本技术极大的减少了劳动用工量，节约资金且经济性好，具有很强的实用性；尤其适用于在纯砂层钻井、地下水丰富地区、地下水为承压水地区的降水井快速成井；在钻井过程中无扬尘，绿色环保。附图说明：图1是本技术中正循环钻井的示意图；图2是本技术中反循环钻井的示意图。其中：1、化学泥浆池；2、泥浆泵；3、钻井；4、钻杆；5、正循环进水管；6、正循环回水管；7、反循环回水管；8、反循环回水管；9、钻头；10、护壁钢管；11、泥浆通道。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图；对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本技术保护的范围。本技术公开了一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备，采用正循环钻机和反循环钻机两种设备，以确保护壁泥浆的重力压差能够稳定沙颗粒而不出现塌孔现象。该成井设备包括正循环钻机、反循环钻机以及设在钻井3一侧的化学泥浆池1，化学泥浆池1内放置有泥浆泵2；钻井内设有正循环或者反循环钻杆；在钻进上层饱水厚层粉细砂层地质时采用正循环钻机作业，此时在泥浆泵与正循环钻杆之间连接正循环进水管，井口与化学泥浆池之间设有正循环回水管；护壁泥浆由泥浆泵2从化学泥浆池1里通过正循环进水管5抽到钻杆4里，再通过钻杆4不断的输送到钻井3里，然后从井口自然的排出来，同时把钻渣通过与井口连通的正循环回水管6带回到化学泥浆池1内重新利用；正循环进尺较慢，但是泥浆的护壁效果好，可以为后续施工打下较好的基础。如图2所示，当循环钻头9钻到粉细砂层时，改用进尺较快的反循环钻机进行作业，此时井口与化学泥浆池之间设有反循环进水管，钻井内的反循环钻杆顶部与泥浆泵之间设有反循环回水管；泥浆通过反循环进水管7从化学泥浆池1进入钻井3，泥浆泵2将泥浆从钻杆4内通过过反循环回水管8抽到化学泥浆池1；反循环的循环能力和排渣能力都比较强，不仅能够够快速钻进，而且排渣比较干净,利于清洗孔底沉渣。此外，本技术对循环钻的钻头结构进行了改进；具体的，是在传统三翼刮刀钻头9顶部连接一个外径与钻头直径一致的护壁钢管10，护壁钢管10与钻杆4同轴设置且二者之间存在一定间距的泥浆通道11；护壁钢管10的上下两端均不封闭以便于泥浆流通；钻头9高速旋转时会产生一定的离心力，从泥浆通道进入钻头9的泥浆在离心力的作用下被甩到井壁上，护壁钢管10的外壁在随钻头9高速旋转时与井壁上的泥浆接触并将泥浆压实抹匀，起到更好的护壁效果，同时保证井壁垂直度，而且护壁钢管10的设置不仅加强了钻头9强度，而且使钻杆4不易断裂。优选的，所述护壁钢管的厚度为3mm以上，优选5mm，以便延长使用周期。综上，本技术通过正循环和反循环结合钻孔、钻头外设置护壁用的护壁钢管实现了饱水厚层粉细砂层井壁护壁良好、稳固不塌方，护壁浆液超时效后水溶，即保障正常钻进又不影响降水井的透水性。本技术极大的减少了劳动用工量，节约资金且经济性好，具有很强的实用性；尤其适用于在纯砂层钻井、地下水丰富地区、地下水为承压水地区的降水井快速成井；在钻井过程中无扬尘，绿色环保。以上所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本技术保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备，其特征在于：该成井设备包括正循环钻机、反循环钻机以及设在钻井一侧的化学泥浆池，化学泥浆池内放置有泥浆泵；钻井内设有正循环或者反循环钻杆；/n钻井初始状态，钻井内设有正循环钻杆，泥浆泵与正循环钻杆之间连接有输入护壁泥浆的正循环进水管，井口与化学泥浆池之间设有排出钻渣的正循环回水管；/n在钻进粉细砂层时钻井内设有反循环钻杆，此时井口与化学泥浆池之间设有输入护壁泥浆的反循环进水管，钻井内的反循环钻杆顶部与泥浆泵之间设有排出钻渣的反循环回水管。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于饱水厚层粉细砂层的成井设备，其特征在于：该成井设备包括正循环钻机、反循环钻机以及设在钻井一侧的化学泥浆池，化学泥浆池内放置有泥浆泵；钻井内设有正循环或者反循环钻杆；
钻井初始状态，钻井内设有正循环钻杆，泥浆泵与正循环钻杆之间连接有输入护壁泥浆的正循环进水管，井口与化学泥浆池之间设有排出钻渣的正循环回水管；
在钻进粉细砂层时钻井内设有反循环钻杆，此时井口与化学泥浆池之间设有输入护壁泥浆的反循环进水管，钻井内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永刚，田宝山，李成春，唐武，黄匡曦，路涛，聂金龙，
申请(专利权)人：中国电建市政建设集团有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12