徐向東

（陜西省煤層氣開發(fā)利用有限公司韓城分公司，陜西 韓城 715400）

長(zhǎng)期水文觀測(cè)孔永久性固井止水是衡量水文地質(zhì)勘探工作質(zhì)量重要指標(biāo)之一。固井質(zhì)量的好壞直接影響水文地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性。尤其是煤田水文孔固井質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系煤礦的安全生產(chǎn)。用一般常規(guī)止水方法很難保證永久止水質(zhì)量。我們采用孔底水泥注漿閥塞管內(nèi)鉆桿注水泥固井工藝，取得了較好的效果。

1 其優(yōu)點(diǎn)

固井時(shí)間短：水泥漿直接從鉆桿內(nèi)經(jīng)孔底壓入管外環(huán)狀間隙。替漿時(shí)只需將鉆桿內(nèi)水泥漿替出。替漿量少，速度快，套管內(nèi)無(wú)需任何壓力，現(xiàn)場(chǎng)不需要添加設(shè)備，操作簡(jiǎn)便，時(shí)間短。注漿結(jié)束后逆止閥阻止水泥漿回流,以保持水泥漿不上移,注漿結(jié)束即可隨時(shí)將鉆具提出孔外,防止注漿鉆桿被水泥凝固,發(fā)生固井事故。同時(shí)可保證套管外水泥漿面高度，確保了固管質(zhì)量。下套管過程中,逆止閥塞可阻止孔內(nèi)泥漿進(jìn)入套管內(nèi),使套管內(nèi)部形成一定的空間,以增加浮力達(dá)到減輕套管柱重量，起到浮力塞效果。

2 注漿閥塞工藝結(jié)構(gòu)

在水文鉆孔施工中,一般井底逆止閥需定制,價(jià)格也較高。故在現(xiàn)場(chǎng)施工中,常常采用自制井底注漿逆止閥塞,在保證其質(zhì)量和滿足施工的需要的前提下。既節(jié)省費(fèi)用又不耽誤固井時(shí)機(jī)。

2.1 注漿逆止閥

現(xiàn)以Ф73mm注漿逆止閥為例,介紹其結(jié)構(gòu):①選擇Ф73mm地質(zhì)管一節(jié),長(zhǎng)度250mm。②選擇膠木球直徑為:Ф45mm。③選擇彈簧直徑為:外徑Ф44mm、內(nèi)徑Ф36mm,長(zhǎng)度100mm。結(jié)構(gòu)圖如圖1：

圖1 注漿逆止閥結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 注漿閥塞制作

（1）用一根長(zhǎng)1.8m的Ф50mm鉆桿與注漿逆止閥連接，鉆桿外留接頭為反絲扣。在鉆桿體上用Ф6mm鋼筋均勻焊接3組支架，每組6個(gè)，支架鋼筋長(zhǎng)度以套管內(nèi)徑確定，支架可同時(shí)起到居中鉆桿、逆止閥和水泥箍筋作用。

（2）截取需下設(shè)的止水套管一節(jié)，長(zhǎng)1.8m。套管內(nèi)部清理干凈，將焊好支架的逆止閥組件裝入套管內(nèi)，按注漿閥塞工藝結(jié)構(gòu)圖定位，把鋼筋支架焊接到套管內(nèi)壁上。用帆布包裹好注漿逆止閥，綁扎牢固。

（3）將焊接好的注漿閥塞套管立起,管內(nèi)倒入干砂至注漿閥塞工藝結(jié)構(gòu)圖水泥底部位置。

（4）選擇P.O32.5MPa普通硅酸鹽水泥、河砂、清水,按質(zhì)量比1：2.5：0.7配制好砂漿,按注漿閥塞工藝結(jié)構(gòu)圖倒入套管內(nèi)、搗實(shí),4小時(shí)內(nèi)套管內(nèi)注滿清水,防止干裂。48小時(shí)以后(時(shí)間越長(zhǎng)越好),可以將套管放倒,將水泥逆止閥清理干凈,與原來(lái)割下來(lái)的套管對(duì)接焊好,焊上拉筋待用。

圖2 注漿閥塞工藝結(jié)構(gòu)圖

3 下管、固井

下管前先進(jìn)行換漿，即向孔內(nèi)送入稀泥漿，使孔內(nèi)泥漿逐漸由稠變稀，不得突變。泥漿密度小于1.1，孔內(nèi)泥漿與入孔泥漿性能接近一致，孔口撈取泥漿樣應(yīng)無(wú)粉砂沉淀。

下套管時(shí),將注漿閥塞套管安裝在套管引鞋上部,下入孔內(nèi)預(yù)定深度。

因注漿閥塞下管時(shí)起浮力塞作用，浮力過大時(shí)套管不下行，需管內(nèi)加清水克服浮力。

套管下到孔底后，下入注漿鉆桿與孔底注漿閥塞接頭對(duì)接。

固井水泥及漿液配比：正確選用固井水泥質(zhì)量關(guān)系到固井的成敗。對(duì)水泥漿的要求為粘度小、比重高，可泵性好，初凝、終凝時(shí)間和固化時(shí)間盡量快，固化后水泥的強(qiáng)度高。而水泥漿的凝固時(shí)間和水泥強(qiáng)度主要取決于水灰比和水泥質(zhì)量。水灰比越大，初凝和終凝越遲，水泥凝固強(qiáng)度越低。

固井材料用量，首先應(yīng)根據(jù)鉆孔與井管環(huán)狀間隙、漿液配比、漿液損耗系數(shù)等準(zhǔn)確計(jì)算漿液用量、水泥用量及用水量等。

水泥漿固井，水泥加水量簡(jiǎn)單計(jì)算方法：

以100kg水泥為例，水泥比重為3.1

100kg水泥體積100/3.1=32L

100kg水泥配置水灰比0.5:1水泥漿體積：32+50=82L

固井環(huán)狀間隙所需水泥數(shù)量：(100×V)/82=1.22V

固井環(huán)狀間隙所需水的數(shù)量：0.5×1.22V=0.61V

由以上可知1L水泥漿需水泥1.22kg,水0.61kg

固井前要做好充分準(zhǔn)備，確保固井工作要連續(xù)不間斷進(jìn)行。整個(gè)固孔施工時(shí)間不應(yīng)超過最早灌入漿液的初凝時(shí)間。

開泵注入清水，檢查泥漿泵工作狀況和管路密封、耐壓性能，進(jìn)行管外循環(huán)。

確認(rèn)各個(gè)系統(tǒng)均處于完好正常狀態(tài)，方可進(jìn)行注水泥固井工作。

用泥漿泵將水泥將從鉆桿通過注漿逆止閥頂入孔底，漿液自孔底沿套管外環(huán)間隙上返到孔口。水泥漿上返到孔口后，即可停泵，逆止閥在彈簧的壓力下自動(dòng)復(fù)位，擋住水泥漿回竄到套管內(nèi)。

按計(jì)算的整個(gè)管路及泵中容積，用相同量清水替出泵及輸漿管路中漿液，打開泵管路上卸壓閥，檢查回漿情況，以判斷逆止閥工作情況，確定逆止閥起作用時(shí)，正轉(zhuǎn)卸開井底特制反絲接手。然后漿鉆具提離井底0.8-1.0m，用清水徹底清洗管路、起鉆。

水泥凝固1天后,下鉆探水泥面、攪動(dòng)使其不凝固,3天后,下鉆套掃水泥柱，打撈注漿逆止閥。

4 結(jié)語(yǔ)

該注漿閥塞,在鉆孔固井施工中,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,就地取材,加工迅速,成本低廉,我們?cè)谒目坠叹谐晒κ褂?，希望能為同類工程施工提供借鑒。