岩土工程施工复习（简）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确定，并尽可

能优化。

井身结构如过于复杂，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，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，反而增加了成本。

--------------P1

2水井结构要素 --------------------------------------- -------------P2

1．井深 2．井径

★ 井的直径包括：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。 ------------------------------------------------------- ----------------P5

★4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。-

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★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. 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 -----------------------p9

★8 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、惯性水阻

力和动水阻力。

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------------正比于孔内岩粉质量，岩粉的上升瞬时加速度，还与钻杆

及钻头尺寸之比有关。

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。 -

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★9 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-------------P14--20

10利用回转方式进行大直径水井钻进的基本方法：取芯钻进、全面钻进和扩孔钻

进三种。

★大直径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。 ⑴ 自然断芯，投卡料取心法 ⑵ 先楔断，后卡取法

⑶ 先炸断，后钢绳套取 ---------------------- p24

11 反循环钻进

反循环钻进-------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 射流反循环

气举反循环(或称压气反循环)。 -----------------P27

★12 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。

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★13 射流反循环工作原理

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：射流反循环管路中的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。

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14 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气举反循环空气混合室安装深度

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确定。

★沉没系数又称沉没比-------------------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：

m?

h -------------------------------- P32-33 H16 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