鉆探機(jī)井的基本知識和操作工序

1、鉆探機(jī)井的基本知識和操作工序、基本技能打機(jī)井可以有效地開采地下水，滿足干旱缺水地區(qū)，人畜飲用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水，以解燃眉之急。打機(jī)井與地下含水構(gòu)造密切相關(guān)，要想打好一口機(jī)井，就要對地下含水層進(jìn)行定位，從而準(zhǔn)確選擇井址。我們知道地下水的形成，一是靠降水補(bǔ)充，二是地表水的滲透。一般來講，地表下的最上面是粘土層，粘土層的厚度在不同的地域是不盡相同的，一般平原地區(qū)的粘土層厚度，在幾十米至幾百米，山區(qū)的粘土層更薄一些，有的山體直接裸露出巖石層。粘土層以下為基巖層，基巖層主要由：火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖等不同的巖石層構(gòu)成。在基巖層內(nèi)部，由于地殼運(yùn)動(dòng)的擠壓、拉伸形成斷裂帶。斷裂帶為含水層的形成創(chuàng)造了條件。成功的打

2、出一口機(jī)井，首先要進(jìn)行申報(bào)并得到相關(guān)部門的審批，還要請相關(guān)技術(shù)部門幫助您確定井址。我們就可以避免盲目的打井，造成不必要的損失。井址的選擇地質(zhì)專業(yè)人員用物探法，來獲得地下含水帶分布的信息。物探法是通過一公里的導(dǎo)線，分設(shè)兩個(gè)放電地點(diǎn)，對打井地層下面發(fā)射電流，以發(fā)射裝置為中心，在半徑7-8 公里的范圍內(nèi)，使用多功能電法儀接收反饋信號，接收信號地點(diǎn)一般10 個(gè)左右。接收點(diǎn)的距離間隔：30 米 、 50 米、 100 米不等，設(shè)置距離越短，探測數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，利用價(jià)值越高，當(dāng)然成本也越高。通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析找到含水層，就可以對機(jī)井井址進(jìn)行準(zhǔn)確定位。為確保鉆井工作順利進(jìn)行，打井前的準(zhǔn)備工作顯得尤為重要。打

3、井前的準(zhǔn)備大型的機(jī)械設(shè)備需要運(yùn)輸，啟動(dòng)鉆機(jī)需要電力，泥漿池需要水源，打井前，做到，通水、通電、通路及場地平整，這是做好打井工作的前提條件。接下來我們介紹鉆井機(jī)具的準(zhǔn)備。1、鉆井機(jī)具的準(zhǔn)備打井之前應(yīng)準(zhǔn)備好與鉆機(jī)相配套的鉆頭、鉆桿、套管等設(shè)備。1) 、鉆頭-目前打井常用的鉆頭是圓口鉆，也叫管鉆。管鉆的直徑大小由168 毫米到 426 毫米不等，比較常用的有219 毫米、 273 毫米、 325 毫米的幾種。在鉆頭底部有一個(gè)近似長方形的豁口，叫做水口，長度一般在12 厘米左右，寬為5 厘米左右。主要起回流泥漿的作用。管鉆的長度一般是8 米左右。管鉆內(nèi)還有一個(gè)用來連接鉆桿的卡口。使圓口鉆成本較低、可以

4、取到完整的巖芯，可以直觀的對巖石進(jìn)行分析。但工作起來比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。還有一種鉆頭叫牙輪鉆。也是有多種規(guī)格。您看他這樣子，渾身布滿了鋼釘，像一顆顆堅(jiān)硬的牙齒，靠它磨碎地下的巖石，故叫它牙輪鉆。使用牙輪鉆成本較高、比較省時(shí)省力。但不能取到完整的巖芯。2) 、鉆桿-是配合鉆頭使用的，是一種兩端帶有螺紋的鋼管。長度是9.65 米。鉆桿接鉆頭，鉆桿與鉆桿銜接，是打井操作一項(xiàng)重要的基本功。將鉆桿一節(jié)一節(jié)的接上，就可使鉆頭不斷向地下掘進(jìn)上千米不在話下。3) 、套管 -分為無縫套管和濾網(wǎng)管兩種。無縫套管一般是用來保護(hù)井壁的。而濾網(wǎng)管則是打到取水層才需使用。主要起過濾石塊的作用。此外，還要準(zhǔn)備一個(gè)重要的設(shè)施，這就

5、是泥漿系統(tǒng)。2、泥漿系統(tǒng)的準(zhǔn)備在打井過程中，泥漿不斷的在井內(nèi)循環(huán)，泥漿既可以用來保護(hù)井壁，同時(shí)可以有效的降低鉆頭的熱量，起到保護(hù)鉆頭的作用，又可以把鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖屑帶出。泥漿系統(tǒng)包括：泥漿池、攪拌機(jī)、泥漿泵、振動(dòng)篩等設(shè)備。泥漿池在打井之前就應(yīng)開挖好。它的容積大小由專業(yè)人員計(jì)算后加以確定。在池底鋪一層塑料布，以防止池內(nèi)水分滲漏。一般在冬季施工泥漿池還是用磚砌上為好。1) 、泥漿泥漿的原料一般使用粘土，粘土，應(yīng)使用含沙量少、致密細(xì)膩、可塑性強(qiáng)、遇水易散、吸水膨脹的材料。開動(dòng)攪拌機(jī)，注入清水，將粘土放入攪拌機(jī)內(nèi)。粘土與清水按照1 比 2.5 比例配制混合。10 分鐘后，就可以注入泥漿池備用。2)

6、 、泥漿泵泥漿泵是向井內(nèi)輸送泥漿的動(dòng)力設(shè)備。它的安裝位置要距離鉆機(jī)5 米左右。這里順便說一句，泥漿和套管都有保護(hù)井壁的作用，泥漿是暫時(shí)的保護(hù)，是邊掘進(jìn)邊進(jìn)行保護(hù)的。而套管則是永久的保護(hù)。接下來的準(zhǔn)備工作就是搭建平臺。3、搭建鉆井平臺鉆塔和鉆機(jī)都要固定在這個(gè)平臺上，這個(gè)平臺也是由鋼梁搭建成的。鋼梁一般有兩層，搭建鋼梁時(shí)，將鋼梁放在事先固定好的方木上，鋼梁之間的釘孔必須對齊，用螺栓固定住，一定要保證鋼梁水平、周正、穩(wěn)固。之后在鋼梁上就可以固定鉆機(jī)，吊裝鉆塔了。4、安裝鉆機(jī)、電機(jī)和鉆塔一般應(yīng)先將鉆機(jī)、電動(dòng)機(jī)吊裝在平臺上。固定鉆機(jī)時(shí)，讓鉆機(jī)的鉆孔與井口對齊，固定電動(dòng)機(jī)時(shí)，需使用螺帽擰緊以防松動(dòng)。安裝好

7、的電動(dòng)機(jī)要和配電箱輸電線路相連。之后就可以吊裝鉆井機(jī)械中的“大塊頭 ” 鉆塔啦。鉆塔也被稱為井架。下面看一下井架的搭建。井架是用于安放提升設(shè)備的立體工作平臺。它需要在地面進(jìn)行焊接組裝。主要是將天車焊接在井架上，之后就可以整體吊裝了。吊裝時(shí)，吊車應(yīng)保持低速運(yùn)轉(zhuǎn)，確保平穩(wěn)。當(dāng)井架接近垂直時(shí)，操作須緩慢、準(zhǔn)確，防止井架傾倒。當(dāng)井架與平臺連接好之后，應(yīng)立即用支撐桿加固，同時(shí)用鋼絲繩對井架進(jìn)行固定，固定的方法是將幾根鋼絲繩的一端，分別綁在井架工作平臺附近的立柱上，捆綁的位置要對稱。另一端固定在地面的鋼釬上，與地面形成45 度的夾角。務(wù)必使井架天車的中心、鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤中心與井口保持在一條直線上。由于鉆井為室外

8、作業(yè)，常會(huì)遇到雷暴天氣，要在井架上安裝避雷針。鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)與操作目前一般常用回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，作為主要的鉆井機(jī)械。它的特點(diǎn)是設(shè)備成本低、適用范圍廣、使用操作方便。它是利用轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)鉆桿及鉆頭向下掘進(jìn)的。我們先看看鉆機(jī)的部件組成。1、鉆機(jī)的部件組成鉆機(jī)是由：提引水龍頭、主動(dòng)鉆桿、轉(zhuǎn)盤、電動(dòng)機(jī)、控制臺、卷揚(yáng)機(jī)、提引器等部件組成。1) 、主動(dòng)鉆桿：也叫方鉆桿，是鉆機(jī)上的一個(gè)主要工具。它利用轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)井下鉆桿和鉆頭向下掘進(jìn)。2) 、提引水龍頭：是承受全部鉆具的重量，并與泥漿輸送管路相連的關(guān)鍵部件。3) 、卷揚(yáng)機(jī) 起到提升和牽引鉆具的作用，一般靠鋼絲繩傳遞動(dòng)力。4) 、電動(dòng)機(jī)：分別向鉆機(jī)提供動(dòng)力的設(shè)備。5)

9、 、控制臺 有控制鉆頭上升、下降、停車和啟動(dòng)的各種功能手柄的控制平臺。6) 、轉(zhuǎn)盤 是配置在井口上，與方鉆桿配合并帶動(dòng)方鉆桿進(jìn)行正向和反向旋轉(zhuǎn)的設(shè)備。7) 、提引器 專門用于卡掛鉆具的用具。換鉆具時(shí)裝上，換完后卸掉。2、鉆機(jī)的操作接下來向您介紹下鉆機(jī)的操作方法。這個(gè)是轉(zhuǎn)盤，合上以后鉆盤就開始轉(zhuǎn)了。這個(gè)是住剎車手柄，把它推上去以后，鉆具就可以下降。上面提到的卷揚(yáng)手柄和主剎車是配合使用的，它可以控制鉆具的升降。前面是鉆機(jī)的操作方法，在實(shí)際操作中，各型號鉆機(jī)的操作手柄功能大同小異。其他設(shè)備天車和游車天車和游車，共同組成提升系統(tǒng);天車是改變力的方向的定滑輪;游車是起省力作用，減輕絞車負(fù)荷的動(dòng)滑輪。還有

10、一個(gè)無名英雄，就是配電箱。配電箱輸出功率的大小要與打井的用電量相匹配。上面為您介紹了鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作方法，以及鉆井平臺上的常用設(shè)備。接下來就可以進(jìn)行打井操作了。打機(jī)井的操作進(jìn)入打井現(xiàn)場，為確保施工人員的安全。操作人員一定要帶好安全帽和手套，一定要事先制定好安全規(guī)章及各類應(yīng)急預(yù)案，并嚴(yán)格執(zhí)行。使打井工作安全有序的進(jìn)行。下面我們將以圓口鉆為例，介 紹打井的工序。鉆井時(shí)，首先要把鉆頭安裝在方鉆桿上，這樣才可以向地下鉆進(jìn)。1、安裝鉆頭與鉆桿裝好提引器，套住鉆頭上部帶有凹槽的螺紋接頭，卡緊。裝好鉆頭后，扳動(dòng)提升手柄，控制提引器向上，將管鉆吊到井口以上，把鉆頭對準(zhǔn)井口下降，管鉆下到井里以后，用電叉夾住卡口

11、，卸掉提引器。加裝鉆桿，一般由三人進(jìn)行操作，一人操作提升機(jī)手柄，控制提引器上升，一人在天車平臺上負(fù)責(zé)提引器與新鉆桿的連接，卡住，另外一人在井口處，兩根鉆桿連接時(shí)，要在螺紋處，涂抹機(jī)油，以保證潤滑，防止生銹。并與新鉆桿的螺紋連接，用管鉗擰緊，之后扳動(dòng)下降手柄，將鉆具下降至井底。使方鉆桿進(jìn)入轉(zhuǎn)盤中心，扳動(dòng)轉(zhuǎn)盤手柄，開動(dòng)轉(zhuǎn)盤，通過方鉆桿帶動(dòng)鉆頭向下鉆進(jìn)。與此同時(shí)，將泥漿池內(nèi)備好的泥漿，通過泥漿泵注入井內(nèi)。泥漿不斷地在井內(nèi)循環(huán)，并貫穿著打井的整個(gè)過程。隨著鉆頭向下的鉆進(jìn)，井的深度不斷增加。當(dāng)鉆入基巖層時(shí)，每隔一段距離就需要將管鉆內(nèi)的巖芯取出，帶至地面，為了可以有效地提取巖芯、防止脫落，就需要加裝內(nèi)肋骨

12、。2、焊接內(nèi)肋骨隨著鉆進(jìn)的不斷進(jìn)行，當(dāng)鉆頭鉆入基巖層時(shí)。為了使鉆頭卡住巖芯，并帶到井外，就需要在鉆頭內(nèi)壁， 焊接幾塊鋼板，稱為內(nèi)肋骨。內(nèi)肋骨的長度10-12 厘米， 寬為 3-4 厘米， 厚度為 1 厘米。 焊接時(shí)，需將鉆頭提至井外，工人用繩索，將鉆頭牽引至滑車上，拉動(dòng)滑車沿軌道，向遠(yuǎn)離井口的方向，將鉆頭放倒。卸掉鉆頭上部的鉆桿提引器，脫離方鉆桿。確保安全。一般焊接4-6 個(gè)就夠了。焊接好內(nèi)肋骨繼續(xù)鉆進(jìn)，下面我們就來看看如何提取巖芯的。3、提取巖芯在鉆進(jìn)過程中，每隔一段時(shí)間就需要提取巖芯。一般來講，巖芯以一米左右的長度為好，過長極易卡在鉆頭內(nèi)出不來，過短則增加提鉆次數(shù)，浪費(fèi)人力、物力。那么怎么

13、才能準(zhǔn)確的估算巖芯的長度呢?通過測量方鉆桿下降深度，可以估算巖芯的長度了。巖芯達(dá)到規(guī)定長度后，需要及時(shí)提鉆取芯。將鉆頭提升至井口外，操作人員用錘子用力敲擊管鉆下部，使巖芯脫落。這里要注意不要讓巖芯傷著人。取出的巖芯應(yīng)按取出的順序碼放，標(biāo)注深度，并請專業(yè)人員進(jìn)行巖性分析，判斷地下基巖結(jié)構(gòu)，從而對打井工藝進(jìn)行調(diào)整。例如掘進(jìn)至較為堅(jiān)硬的安山巖、石英巖時(shí)，就應(yīng)投放鉆粒。4、投放鉆粒當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆進(jìn)速度變慢時(shí)，掘進(jìn)至較堅(jiān)硬巖石時(shí)，就可考慮投放鉆粒。目的是增加鉆頭對巖石層的鉆進(jìn)力度。鉆粒：分為鋼粒和鐵砂兩種。本片中，我們使用為鋼粒投放。投放時(shí)，鉆機(jī)要停機(jī)，避免發(fā)生事故。操作人員系好保險(xiǎn)繩，爬上天車，擰開提引水龍

14、頭頂端的金屬蓋，便可把鋼粒倒進(jìn)去，鋼粒的投放量一般每8 個(gè)小時(shí)投入4 公斤。之后蓋好金屬蓋。5、焊接外肋骨在鉆進(jìn)過程中，鉆頭與巖層的不斷摩擦，導(dǎo)致鉆頭變形，鉆頭外壁磨薄使井孔直徑逐漸變小，使鉆進(jìn)阻力加大。此時(shí)就需要在鉆頭底部的外壁，焊接四至六塊鋼板，俗稱焊接外肋骨。鋼板長為10 厘米，寬為3 至 4 厘米，厚度為1 厘米。目的是增大井徑，提高掘進(jìn)效率。在打井過程中，如果遇到地下裂隙，就需要及時(shí)采取措施堵住。6、堵塞漏洞鉆進(jìn)時(shí)，泥漿充滿井內(nèi)空間，在正常的鉆進(jìn)過程中，泥漿使用量的變化，是緩慢而平穩(wěn)的。當(dāng)泥漿的使用量突然加大，沒有到達(dá)設(shè)計(jì)的深度，經(jīng)驗(yàn)表明這是遇到地下巖石裂縫了。要保護(hù)井壁，因此必須及

15、時(shí)修補(bǔ)漏洞，常用的方法是：關(guān)掉鉆機(jī)，停止掘進(jìn)。立即向井下灌注大量泥漿。并在泥漿池內(nèi)加入鋸末和水泥。鋸末添加前需要過篩，以便和泥漿充分混合效果更好，泥漿、鋸末、水泥按照1 比 1比 1 的比例混合。泥漿用量平穩(wěn)后，停止鋸末、水泥的投入，可以判斷裂隙修補(bǔ)完成。堵住裂縫后要停止施工2-4 天的時(shí)間，待填充物固定后才可以繼續(xù)鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中，有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是套管護(hù)井。7、下套管應(yīng)根據(jù)地層探測結(jié)果，按照不同地層下入套管。例如，設(shè)計(jì)井深為2300 米，一般來講，從開孔之后掘進(jìn)至300 米時(shí)下入套管保護(hù)井壁，再向下是每隔1000 米下一次套管，但遇到特殊的巖層，就需要請專業(yè)人員進(jìn)行判斷何時(shí)下套管，既有

16、效保護(hù)井壁又避免因頻繁下管增大成本?？梢赃@樣說只要沒有到達(dá)取水層，就要用無縫鋼管護(hù)井，到了取水層就要下濾網(wǎng)管取水。當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度的含水層時(shí)，就需要測試出水啦。8、測試出水當(dāng)泥漿的使用量突然加大，而且已經(jīng)達(dá)到井的設(shè)計(jì)深度時(shí)，就要判斷是否達(dá)到地下含水層。使用一根繩尺，一般來講繩尺的長度不短于井的深度，在繩尺一端系水泥或金屬鑄件投入井內(nèi)，聽到拍擊水面的回聲后，可以判斷達(dá)到含水層。達(dá)到含水層后，還有一系列的工作要做。9、洗井判斷出水后，為了清除井內(nèi)沉淀的泥沙和井壁上的泥漿皮，因此就要進(jìn)行洗井。洗井一般采用清水沖洗的方法，要在停止泥漿循環(huán)一天之后，向井內(nèi)不斷泵入清水，以此來洗凈井壁上的泥漿皮，從而起到清洗水井，凈化水質(zhì)的作用。洗井之后，還有一項(xiàng)重要的工作，就是抽水試驗(yàn)。10 、水試驗(yàn)它的作用就是測試實(shí)際出水量。方法是：向井內(nèi)下入抽水試驗(yàn)用潛水泵，向外抽水，連續(xù)抽水時(shí)間不得小于12 小時(shí)，通過觀測水表上的讀數(shù)，測算實(shí)際出水量。一般來講，出水量應(yīng)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)出水量。當(dāng)出水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，就可以進(jìn)行化驗(yàn)。11、質(zhì)分析打出的井水要送到相關(guān)檢驗(yàn)部門進(jìn)行化驗(yàn)，常規(guī)檢驗(yàn)指標(biāo)為酸堿度測定及