[发明专利]一种适用气动潜孔锤跟管钻进的止水套管及其施工方法

说明书

本发明公开了一种适用气动潜孔锤跟管钻进的止水套管及其施工方法，属于止水套管领域，具体包括如下步骤：步骤S1：将空气潜孔锤的偏心钻具放入止水套管中，通过悬吊法，保持竖向垂直，连接钻杆。本发明对比现有技术的优点在于：在采用气动潜孔锤跟管钻进工艺时，浅部止水效果不佳一直是技术难题，运用这种新型的止水套管，能够有效的、充分充填套管外壁与岩间的间隙，提高了气动潜孔锤跟管钻进的套管止水效果。一方面，阻隔了深层地下水与浅层地下水的联系，避免了串层沟通；另一方面，防止了深层地下水水头损失，能够准确测定水头高度，为后期开展抽水试验、动态监测和资源量评价奠定了良好的基础。

技术领域

本发明属于止水套管技术领域，具体涉及一种适用气动潜孔锤跟管钻进的止水套管及其施工方法。

背景技术

气动潜孔锤跟管钻进技术是利用空气潜孔锤钻进的速度优势和套管护壁有利于钻孔孔壁稳定的优势两者相结合的一种钻进方法。钻进时，偏心钻头利用偏心块正转时甩出，甩出的偏心钻具的直径是大于中心钻头的直径，在钻进的同时通过管靴带动套管同步跟进，无缝钢管对保护探采结合井钻孔孔壁稳定、防止孔壁掉块、垮塌至关重要，当偏心钻头钻进至完整地层时，再钻进0.5-1m后，通过反转使偏心块收回，再将偏心钻具从护壁套管中取回，这样就可以较为顺利地穿越第四系覆盖层及破碎复杂地层。

气动潜孔锤跟管钻进在抗旱抢险、水文地质钻探、探采试验井建设等方面发挥了重要的作用，充分展现了高效成井、解决了第四系软弱覆盖层和破碎岩层孔壁稳定问题等优势特点，但由于甩出的偏心钻具的直径略大于套管的外径，当深层地下水头较小时，地表水和浅部第四系孔隙水会通过套管和岩层的间隙下渗，有串层的可能；当深层地下水头较大时，深层地下水会通过套管和岩层的间隙上涌溢流，往往导致难以准确测定水头高度。因此，气动潜孔锤跟管钻进，使用现有套管止水效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用气动潜孔锤跟管钻进的止水套管及其施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用气动潜孔锤跟管钻进的止水套管及其施工方法，包括如下步骤：步骤S1：将将空气潜孔锤的偏心钻具放入止水套管中，通过悬吊法，保持竖向垂直，连接钻杆，步骤S2：控制空气潜孔锤进行钻进，当套接在气动潜孔锤上的止水套管钻进至接近地表位置时，在空气潜孔锤上再次套接一个止水套管，并通过左旋螺纹或焊接连接；步骤S3：控制空气潜孔锤再次进行钻进，当气动潜孔锤钻进至完整地层时，再钻进0.5-1m后，通过反转使偏心块收回，再将偏心钻具从护壁套管中取回，使止水套管座落在稳定基岩面上；步骤S4：在裸露在地表外的止水套管上端的注浆管安装导管，使导管的一端与其中一个注浆管连通，导管的另一端连通压浆机，通过压浆机将水泥砂浆压入每个注浆管内；步骤S5：在加压注浆过程中，实时观察其他注浆管和外管侧壁溢流水泥浆的情况以及水泥浆用量，当其他注浆管均有水泥浆溢流或外管侧壁溢流水泥浆，即可终止注浆；步骤S6：待压浆结束后，拆卸止水套管上端导管。

一种适用气动潜孔锤跟管钻进的止水套管，包括：止水套管，所述止水套管具体由外管、内管、注浆管组成，所述外管、内管之间固定连接有多个注浆管。

优选的，其中：步骤S3中的完整地层具体包括粉质黏土、砂卵石层、强风化灰岩、第一中风化灰岩、溶蚀裂隙岩溶水、第二中风化灰岩，所述止水套管依次通过粉质黏土、砂卵石层、强风化灰岩、第一中风化灰岩与溶蚀裂隙岩溶水相通，所述砂卵石层、强风化灰岩处设有浅层地下水层，所述溶蚀裂隙岩溶水处设有深层地下水层，每两个止水套管之间设有连接缝，所述连接缝位于浅层地下水层上端，所述止水套管末端位于浅层地下水层下端。

优选的，所述止水套管长度分别设有1m、3m、6m三种形式，其中：外管壁内管两端均低于一定高度，高度不小于10cm，所述注浆管与外管、内管之间相切，所述止水套管采用一体成型工艺，其中：所述止水套管具体外管、内管、注浆管参数设计如下：套管外径用De表示，内径用D表示，壁厚用δ表示，其中外管外径De1、壁厚δ1；内管外径De2、壁厚δ2；注浆管外径De3、壁厚δ3，圆心到注浆管两侧切线的夹角θ，注浆管的数量N，