厚表土薄基岩钻井井筒突水溃砂的防治方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109989756A(43)申请公布日2019.07.09(21)申请号201910286490.9(22)申请日2019.04.10(71)申请人安徽理工大学地址230601安徽省淮南市田家庵区舜耕中路168号(72)发明人程桦姚直书彭世龙荣传新蔡海兵王晓健宋海清黎明镜唐彬郑腾龙薛维培(74)专利代理机构北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙)11387代理人刘春成徐丽娜(51)Int.Cl.E21D5/11(2006.01)E21D8/00(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图8页(54)发明名称厚表土薄基岩钻井井筒突水溃砂的防治方法(57)摘要本发明提供一种厚表土薄基岩钻井井筒突水溃砂的防治方法，所述防治方法包括：“抛”，首先向突水溃砂的所述井筒内抛袋装石块或砖块，待水位上涨减慢或者稳定时，向突水溃砂的所述井筒内抛粒径为20～40mm的石碴；“注”，在突水溃砂的所述井筒的周围设置多个探注孔进行注浆并形成注浆帷幕；“冻”，在突水溃砂的所述井筒的周围设置若干冻结孔对突水溃砂的所述井筒周围的所述厚表土薄基岩实施冻结并形成冻结壁；“修”：对突水溃砂的所述井筒进行排水和清淤并对被破坏的所述井壁进行修复；“防”：在突水溃砂的所述井筒内套设所述内套井壁。该防治方法以修复、预防并重为原则，实现了破坏钻井井筒“长治久安”的目标，社会、经济效益显著。CN109989756ACN109989756A权利要求书1/3页1.一种厚表土薄基岩钻井井筒突水溃砂的防治方法，所述厚表土薄基岩由上到下依次为深厚表土层、风化基岩层和完整基岩层，所述完整基岩层分为基岩上部、基岩中部和基岩下部，突水溃砂的所述井筒穿越所述厚表土薄基岩，突水溃砂的所述井筒由上至下包括多节井壁，在所述井壁的上端设置有上法兰盘、下端设置有下法兰盘，相邻的两节所述井壁通过所述上法兰盘和所述下法兰盘连接并在所述上法兰盘和所述下法兰盘之间形成连接处，所述突水溃砂破坏是指当突水溃砂的所述井筒受拉断开时在若干所述法兰盘连接处形成环向的拉裂缝和/或在所述井壁上出现涌砂口，其特征在于，所述防治方法用于防治或修复由于突水溃砂而破坏的所述井筒，所述防治方法包括抛、注、冻、修、防五个步骤：1)所述的抛步骤为抛填，首先向突水溃砂的所述井筒内抛袋装石块或砖块，待水位上涨减慢或者稳定时，向突水溃砂的所述井筒内抛粒径为20～40mm的石碴；2)所述的注步骤为地面注浆，在完成所述步骤1)后，在突水溃砂的所述井筒的周围设置多个探注孔，通过所述探注孔对所述厚表土薄基岩进行注浆并形成注浆帷幕；3)所述的冻步骤为扰动地层冻结，在完成所述步骤2)后，在突水溃砂的所述井筒的周围设置若干冻结孔，通过所述冻结孔对突水溃砂的所述井筒周围的所述厚表土薄基岩实施冻结并形成冻结壁；4)所述的修步骤为井壁修复：在完成所述步骤3)后，对突水溃砂的所述井筒进行排水和清淤并对被破坏的所述井壁进行修复；5)所述的防步骤为内套井壁：即在突水溃砂的所述井筒内沿突水溃砂的所述井筒全深自下而上套设所述内套井壁。2.根据权利要求1所述的防治方法，其特征在于，在所述步骤1)抛填中，所述石碴包括粒径为30～40mm的大粒径石子和粒径为20～30mm的小粒径石子，所述大粒径石子和所述小粒径石子由突水溃砂的所述井筒的底端到突水溃砂的所述井筒的顶端的方向依次交替分层抛填，每层所述大粒径石子和每层所述小粒径石子的厚度均为30～50m，所述石碴的最顶端高出所述拉裂缝对应的含水层上表面50～80m。3.根据权利要求1所述的防治方法，其特征在于，所述步骤2)扰动地层地面注浆包括如下步骤：多个所述探注孔分别设置在所述突水溃砂的井筒的周围，所述探注孔的底端穿过所述风化基岩层进入所述完整基岩层，所述探注孔用于探测突水溃砂的所述井筒涌水后周围地层层位变化和注浆；每个所述探注孔与突水溃砂的所述井筒之间的距离为10～20m；在两个相邻的所述探注孔之间均设置有一个检查孔，对所述探注孔进行注浆后，利用所述检查孔能够检查所述探注孔的注浆效果，所述探注孔和所述检查孔均在以突水溃砂的井筒的中心为圆心的圆周上等距分布；优选地，在突水溃砂的所述井筒周围存在有多个邻近井筒，在所述邻近井筒靠近突水溃砂的所述井筒的一侧且距所述邻近井筒15～25m位置处设置一个验证孔，所述验证孔用于验证突水溃砂的所述井筒发生突水溃砂破坏时对所述邻近井筒的影响；优选地，所述探注孔设置有四个。4.根据权利要求3所述的防治方法，其特征在于，2CN109989756A权利要求书2/3页所述探注孔通过钻进和注浆交替进行的方式施工，所述探注孔内安装有注浆管，所述注浆管为多级套管结构；在所述深厚表土层的所述探注孔采用孔口无压自流式注浆，在所述风化基岩