一种中深层地热温泉井空气潜孔锤钻进辅助装置及施工方法与流程

本发明涉及一种钻井施工方法，特别涉及一种中深层地热温泉井空气潜孔锤钻进辅助装置及施工方法，属于地热钻井。

背景技术：

1、地热水资源具有理疗、养生、休闲等多重属性，可与很多产业进行很好的融合，容易在各个产业打造营销理念亮点，因此受到了多个产业的青睐；通过调查传统温泉井钻井主要依赖地表水或地下水作为循环介质，受地层复杂性和水文条件限制，其钻井速度和钻深能力相对有限，且对于硬岩层和复杂地层的钻进速度较慢，使得孔壁岩石易坍塌，孔壁垂直度不好，施工效率低下，施工难度较大；而且在吊装套管时，套管会大幅度摇摆，存在一定的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种中深层地热温泉井空气潜孔锤钻进辅助装置及施工方法，降低施工难度，避免套管吊装时出现大幅度的摇摆，便于工作人员快速进行钻井施工，提高了工作效率，降低了施工难度。

2、本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

3、一种中深层地热温泉井空气潜孔锤钻进辅助装置，包括施工平台、支腿、围栏和套管坡板，所述施工平台右侧的中部设置有套管坡板，并在施工平台和套管坡板的底部设置有支腿，所述施工平台和套管坡板顶部的两侧分别设置有围栏，所述施工平台上设置有底座，所述底座的底部设置有滚轮，所述底座的上方转动连接有弧形框架，所述弧形框架的外壁设置有手柄。

4、所述弧形框架的两端分别设置有支板，所述支板的外部设置有支柱，所述支柱上设置有第一拉绳和第二拉绳。

5、所述第一拉绳的端部设置有套环，所述套环套设在围栏一侧的柱杆上。

6、所述底座的顶部挖设有环形轨道，所述弧形框架与环形轨道滑动连接在一起。

7、所述底座的底部设置有滚轮。

8、所述的一种中深层地热温泉井空气潜孔锤钻进辅助装置的施工方法，包括如下步骤：

9、s1、施工准备

10、准备钻井所需的钻具，其中：一开和二开采用xsl600型钻机施工，三开和四开采用xsl1000型钻机施工，一开孔径采用级差405-400-395mm钻头，配备12寸冲击器；二开孔径采用级差320-315-310-305mm钻头，配备10寸冲击器；三开孔径采用级差220-216-213mm钻头，配备8寸冲击器；三开孔径采用级差156-152mm钻头，配备6寸冲击器；同时，配备3台大功率空压机、1台大功率增压机、1台气举反循环专用增压机及配套钻具；

11、s2、空气管汇安装与连接

12、空压机供气接口采用胶管软连接，增压机供气接口使用钢管硬连接；3台空压机统一连接至低压气体管汇汇集气体后，通过集气管将气体统一分配给1台增压机作为进气，增压机排气连接至高压气体管汇，然后连接输气管道至钻机；汇集后，在输向钻机的输气总管上安装高压阀门，当注入泡沫时，泡沫泵与空压机、增压机之间可以相互切换，或开钻前空气管汇试压控制；

13、s3、钻压与风压的控制

14、①、钻压的控制：一开钻头适宜钻压为2.5t左右，二开钻头适宜钻压为2.0-2.5t，三开钻头适宜钻压为1.5-2.0t，四开钻头钻压为1.0-1.5t；

15、②、风压的控制：

16、a、一开采用空压机施工，最高风压控制在3mpa以内，每钻进2m，提钻30-50cm释放压力排渣；

17、b、二开及以下井段采用空压机和增压机进行施工，最高风压控制在5.5mpa以内，每钻进2m左右，提钻30-50cm释放压力排渣；

18、s4、接单根与排渣

19、①、每次接单根前，利用盖桶将井内钻具盖好，采用大锤重力锤击使钻杆内壁附着的铁锈或其他杂物震掉，最后采用高压气体进行吹刷，单根接完后要关闭井口旋转放喷器盖板，之后方可开空压机供气钻进；

20、②、钻进时，通过泡沫泵向井内注入泡沫；当井底沉渣过多无法接单根时，先集中打泡沫进行清底，再进行接单根；每接4-5个单根，向钻具内倒入少量冲击器润滑油，每次接单根停气前，先将钻头提离井底4-5m，以防堵钻；

21、s5、起下钻

22、①、每次起钻后需测量所提起钻头外径尺寸，观察钻头上合金的磨损情况，新下入钻头直径需与旧钻头相匹配；

23、②、每次下钻前，需将冲击器卸开清洗干净、重新组装完毕并加注润滑油；下钻前需在井口试振冲，冲击器正常振冲后方可下钻；

24、s6、套管下放

25、①、将锤钻进辅助装置放在施工平台上，并将第一拉绳的套环套设在围栏的柱杆上；

26、②、转动弧形框架，使弧形框架开口朝向套管坡板；在锤钻进辅助装置的两侧分别安排一名工作人员，两名工作人员分别握住第二拉绳的端部，使第二拉绳呈拉紧的交叉状分布；

27、③、将套管放置在套管坡板上，利用吊具将套管吊起，并移动至拉紧状态的第二拉绳处，然后将拉紧的第二拉绳缓慢松开，使套管垂直立于弧形框架内，并将第二拉绳缠绕在套管右侧面的外部；

28、④、利用底座底部的滚轮，对锤钻进辅助装置放进行移动，并转动弧形框架，使弧形框架的开口朝向施工平台的左侧；

29、⑤、松开第二拉绳，利用吊具将套管移动至井口的上方，进行下放；

30、s7、固井

31、①、固井过程中，套管下放到底前，循环泥浆，每5分钟观测一次水泥浆性能；待水泥浆性能稳定后，方可进行固井；

32、②、固井结束后，采用清水循环，顶通环空，方可进行下步作业；固井准备工作中，要求循环试压，试压期间循环液不漏失且不憋压，试压合格后，正式固井；

33、③、φ340mm、φ245mm井管段固井

34、a、采用泥浆泵固井，固井前计算水泥浆用量及替浆量；固井时，将钻杆通过变径接头与套管连接；

35、b、在注水泥浆前，先大泵量循环冲孔，清除环隙内岩粉，使固井间隙畅通，然后通过泥浆泵压入水泥浆；水泥浆注入后，再按替浆量排出套管及管汇内的水泥浆，同时注意观测井口水泥浆流出情况；待水泥凝固后，卸开钻杆等待侯凝；

36、④、φ178mm井管段固井

37、a、采用穿鞋-带帽的方式进行固井，套管串用正反丝接头与钻杆连接下至井底，套管串底部应设置阻流环；

38、b、固井前，根据水泥浆返高先计算水泥浆用量及替浆量，确保底部穿鞋管外水泥浆上返量准确控制在50m，管内留10m以上水泥塞；穿鞋固井候凝24小时后，在三开套管顶端处进行带帽作业；

39、s8、抽水试验

40、a、做两个降深标准稳定流抽水试验，先进行大降深，再进行小降深；水位降深的稳定时间不少于24小时；

41、b、正式抽水前及正式抽水结束后，进行静止水位和恢复水位的观测；动水位和出水量观测时间，在抽水开始后的第5、10、15、20、25、30分钟各测一次，以后每间隔60分钟测一次，直至水位稳定；水温、气温的观测，每隔2—4小时同步测量一次；

42、s9、完井

43、完井后，表层套管母接箍与地面一平，表层套管周围用土填实，保持平整；交井后，用 5mm 钢板外沿点焊，保护井口。

44、钻头通井过程中，需将钻头下放到孔底，并加大风量循环，以便将孔底沉砂冲洗干净并携带至地表；循环10分钟后，停止循环并判断孔底沉砂厚度，若小于规范规定值，则可以进行圆孔或下管；当判断需要圆孔时，若判断下放圆孔器遇阻，需进行扫孔，并在扫孔完成后将圆孔器下放到孔底，以保证井孔能够顺利下放套管。

45、本发明的积极有益效果是：

46、1、本发明通过设置第一拉绳和第二拉绳，在套管吊装时避免出现大幅度摇摆的情况，保证施工的安全性。

47、2、本发明通过在底座上转动连接有弧形框架，配合吊具使用，便于工作人员对套管进行稳定的移动，有利于套管快速、准确的下放。

48、3、本发明采用空气潜孔锤进行施工，大幅度提高钻进效率，保证工程质量；同时，采用循环干式作业，空气既作为动力又作为排渣介质，不会产生泥浆等废弃物，因此对环境的影响较小。

49、4、本发明采用空气潜孔锤进行施工，能够减少对岩石或倾斜地层产生孔斜的影响，提高钻孔的垂直度，同时也可减少孔壁岩石坍塌，从而减少了环境污染，具有很好的社会实用价值。