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1、岩土工程施工复习题岩土工程施工复习题1井身结构-应根据钻井的目的、用途、地层条件和有关规范目的、用途、地层条件和有关规范确定，并尽可能优化优化。井身结构如过于复杂复杂，使孔径扩大，不仅减慢施工速度，也会增加材料消耗，造成 不必要的浪费。反之，若井身结构过于简化简化，减少了必须下入的套管，虽然缩小了井的直 径，但可能造成井内钻进事故钻进事故，反而增加了成本。 -P12 2水井结构要素 - -P21井深 2井径 井的直径井的直径包括：开孔直径、中间变径、终孔直径。开孔直径、中间变径、终孔直径。在设计井(孔)身结构时，首先要确定终孔直径。确定终孔直径必须考虑出水量、滤水出水量、滤水 管直径、取水泵直
2、径以及人工过滤层厚度的相互关系管直径、取水泵直径以及人工过滤层厚度的相互关系。最后得出井身各段直径。 3水井的钻凿方法分为：冲击钻进，回转钻进、反循环钻进，空气钻进和潜孔锤钻进等。 - -P54钢绳冲击钻进的基本原理-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。钢绳冲击钻进是一种无循环钻进方法，它是靠地层渗入井内的水或者从井口注入井内的水来悬浮井底岩屑。- - -P5-65 5 钢绳冲击钻进特点 -p6-7冲击钻进之所以能越过如此漫长的时代而没有被淘汰， 原因是由于它具有以下特点： 1. 冲击钻进是以冲击动荷载破碎岩石的。 2. 设备简单，移动方便。 3.
3、钻头磨耗小。 4. 动力消耗小。 5. 钻进时钻孔内钻井液不循环。 6. 仅钻进垂直的井孔。6 钢绳冲击钻具包括：冲击钻头、冲击钻杆、钢丝绳接头、钢丝绳和抽筒等。 -P8 7 常见的冲击钻头-有一字形钻头、十字形钻头、圆形钻头和抽筒钻头等 -p98 钻具在井内运动，下降过程中承受的阻力有三种，即静水阻力、惯性水静水阻力、惯性水阻力和动水阻力阻力和动水阻力。 静水阻力静水阻力-等于钻具排开的钻头体积岩粉浆重量，正比于岩粉高度和岩 粉比重。即所谓阿基米德浮力。它随着回次进尺，岩石容重和钻杆直径的增加而增加。 惯性水阻力惯性水阻力-正比于孔内岩粉质量，岩粉的上升瞬时加速度，还与钻杆 及钻头尺寸之比有
4、关。 动水阻力动水阻力-正比于钻具瞬时下降速度的平方及动水阻力系数，或者说正比于瞬时加速度及冲击高度。它是影响最大的水力阻力。 - -P12-139 冲击钻进规程-是研究 如何合理地、有效地运用冲击钻具进行钻进，从而能达到提高效率，保持质量和降低成本的问题。 -P13冲击钻进规程包括1. 钻具的重量()Q 2. 冲击高度 3. 冲击次数 4. 岩粉浆密度 5. 悬距冲击梁处在上死点的位置，钻头距离孔底的高度称为悬距冲击梁处在上死点的位置，钻头距离孔底的高度称为悬距-P14-2010利用回转方式进行大直径水井钻进的基本方法：取芯钻进、全面钻进和扩孔取芯钻进、全面钻进和扩孔钻进三种钻进三种。大直径
5、基岩硬地层取芯钻进取心的原则是：-先截断岩芯，然后再采取岩芯。 常用方法有以下几种。常用方法有以下几种。 自然断芯，投卡料取心法 先楔断，后卡取法 先炸断，后钢绳套取 - p241111 反循环钻进反循环钻进-冲洗介质冲洗介质由钻具外流向钻具内的方式循环的钻进方法称反循环钻进。反循环钻进的循环介质，可以是清水、空气或泥浆。按照形成上升液流的方式，反循环钻进可分为三种：泵吸反循环泵吸反循环射流反循环射流反循环气举反循环气举反循环(或称压气反循环)。 -P2712 泵吸反循环的工作原理泵的吸水口通过吸水软管与水龙头、钻杆柱相连接。当泵工作时，在泵的进水口处形 成负压，井口的液体在大气压的作用下，经
6、钻头(可看成是泵的进水口)携带岩屑经钻杆中 空而上升，通过水龙头、鹅颈管、胶管从泵出水管排至沉淀池中。经沉淀后的流体，以自 流的方式自井口流至井底，形成循环。 常用的泵为砂石泵。它要求能排出岩屑而又要有较大的真空度，不能低于 8 m 水柱。砂石泵的常用启动方式有两种：一种是-利用真空泵对泵进水管至泵轴的管段抽吸真空，使之充满水。在 钻进时，真空泵可以用来保持系统的真空度，有助于泵正常工作。国外泵吸反循环设 备，采用真空泵启动的占多数。 另一种-启动方式是配一台注水副泵，利用注水泵向砂石泵及管路内注水， 排除管路内空气，然后开启砂石泵。P28 在井深 45m 以内钻进效率较高，为泵吸反循环高效工
7、作区段。当井深超过 70m 以后， 虽然也能工作，但重复破碎严重，钻进效率显著降低，形成经济上的不合理。 -P2913 射流反循环工作原理射流反循环射流反循环-是采用高扬程的离心泵或往复泵或空气压缩机向射流泵输入高 能流体（工作流体） ，高能流体在喷射元件（喷嘴）处形成高速流体。根据射流原理（流体 流速愈高流体内部压强愈低） ，在压力差作用下，从而使井底的流体(引射流体)自钻杆中空 返出地面。经过沉淀的泥浆或水，经钻杆与井壁环状空间以自流的方式流向井底。射流泵的安装位置射流泵的安装位置：射流反循环管路中的射流泵布置形式射流泵布置形式有三种：一种是把射流泵潜入孔内，放置在钻头上部。 一种是将射流
8、泵放在地表，另种是把射流泵装在水龙头的下方 - p30-射流反循环的钻进深度与泵吸反循环效率特性相似。在井深 50 米以内效率较 好，随着井深增加，排渣能力逐渐下降，使钻进效率相应降低。井深超过 50 米以后，虽然 也能工作，但钻进效率显著降低，形成经济上的不合理。 -P3114 气举反循环，又称压气反循环。 气举反循环的工作原理：气举反循环的工作原理：气举反循环的基本原理是将压缩空气通过供气管路送至井下的气水混合室，并使空气 与钻杆内的水混合，从而形成比重小于钻杆外液体比重的气水混合液柱。使钻杆内外形成 压力差。根据连通器原理，在此压力差的作用下，钻杆内的气水流携带着岩屑，被排出钻 孔而流入
9、沉淀池中。沉淀池中的水以自流的方式流向钻孔环状间隙，形成反循环。-压缩空气由混合室向钻杆内送入，与水混合形成气泡。气泡在上升过程中，由 于外界压力逐渐减小而继续膨胀。其膨胀功转化为流体的动能，提高了混合液上升的速度， 故称气举反循环。 -只有当混合室下入一定深度后，使整个管路内、外液柱产生压力差，循环运动 才能形成。因此，气举反循环在开钻最初(理论值为 7m)是不能工作的。就是在 15m 以内， 钻进效率也很低。在施工中，经常是在孔深 25m 以后才采用气举反循环钻进。15气举反循环气举反循环空气混合室安装深度混合室安装深度气举反循环空气混合室安装的深度由整个管路系统沉没系数沉没系数确定。沉没
10、系数又称沉没比沉没比-它为混合室下入水中的深度与自混合器算起的扬程高度之比，即：- P32-33Hhm 16 潜孔锤钻进潜孔锤钻进潜孔锤钻进-指压缩空气既作为循环介质又作为驱动孔底冲击器的能源而进行的冲击回转钻进。 - P4617 气动潜孔锤钻进特点1. 钻进效率高 2. 钻头寿命长 3. 所需钻压低 4. 防斜效果好 5. 钻进成本低6. 功率消耗大 - p46-4718 潜孔锤钻进的工艺规程工艺规程包括空气压缩机的风量、风压、钻压、转速、冲击频率风量、风压、钻压、转速、冲击频率等。 - P49 19选择滤水管时，应满足以下几点基本要求基本要求：1. 具有最大的进水面积，以减少地下水经过它时
11、的阻力。滤水管阻力越小，井的出水 量越大，地下水在滤水管处的流速变化越小，发生结垢的可能性越小，从而可以延长滤水 管使用的年限。2. 具有足够大的机械强度，能满足安装井管时的负荷和抵抗地层的压力。3. 具有较强的耐腐蚀能力和不因滤水管被腐蚀而影响水质的卫生要求。4. 具有良好的滤水挡砂能力，滤水孔不易被地层中的泥沙或结垢物质堵塞。5. 具有安装方便、成本低廉、使用寿命长。 - P51 20填砾方法 -p64-651. 静水填砾法2. 抽水填砾法（反循环） 3. 送水填砾法（正循环） 4. 钻杆泵入法（钻杆内泵送注入填砾） 21洗井是指- 清除井壁上的泥皮，并把深入到含水层中的泥浆抽吸出清除井壁
12、上的泥皮，并把深入到含水层中的泥浆抽吸出来，恢复含水层的孔隙，进而抽洗出含水层中一部分细粒颗粒，扩大含水层的孔隙而形成来，恢复含水层的孔隙，进而抽洗出含水层中一部分细粒颗粒，扩大含水层的孔隙而形成一个人工过滤层的过程。一个人工过滤层的过程。 - P69 22 常用洗井方法洗井方法有以下几种： - p69-731. 活塞洗井 2. 抽水洗井 3. 空压机震荡洗井 4. 液态二氧化碳洗井 5. 焦磷酸钠洗井 6. 盐酸洗井 7.综合洗井 在同一井中采用两种或多种洗井方法称为综合洗井。 23 地热田可分为：湿蒸汽田、干蒸汽田和热水田三种类型。 - P8124 地热井钻进特点 - p82-83热水井钻进中遇到的主要问题是：温度高，井深较大，成井工艺要求严格，管材腐蚀 严重等。1. 温度高热水井钻进的一个突出问题就是温度较高。温度高使普通泥浆易变质，结块，钻具、 管材腐蚀严重，易烫伤现场操作人员，机场上水汽雾大，能见度低，工作环境恶劣。2. 井深较大地热水可以在浅部地层中储存，甚至以温泉形式自流，但更多的是储存在 20003000m 的深部地层中。这就需要使钻井机械设备的能力，管材强度，钻进
