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概述
當人們泡在溫泉的溫泉里,或是享用溫泉供暖帶來的便利時,很少會想這種福利是怎么來的,更多數人想的是,花錢買來的。溫泉因其特殊的性質,被越來越廣泛的利用起來。溫泉可以作為旅游休閑沐浴,也可以輔助醫(yī)療,可以提供供暖,甚至可以用溫泉的水和熱促進農業(yè)種植。
如果作為上游供應者,在面臨巨大的利潤時,更理智的是思考需要經歷哪些重要流程,溫泉開發(fā)投資者們,會希望了解zui關鍵的步驟,溫泉鉆井背后的故事。
一口溫泉井,從zui初的想法,到zui終的成井后投入生產,中間要經歷許多故事,但這故事,很多沒有參與過鉆井的人并不了解,大多數人認為,那不就是在地下打口井,越深越好嗎?于是很多原本屬于其他行業(yè)的閑置鉆井施工公司,也轉入熱門的溫泉鉆井行業(yè),形成了各自不能言說的故事溫泉勘察:你都不知道熱水在哪里,談什么打井?
溫泉也是礦,既然是礦,就要按采礦的道理來——它并不是單純的打井,甚至和打石油井都有巨大區(qū)別,雖然石油井更深,但是溫泉除了“水”、“礦”的性質,它必須還有“熱”,哪個更難打,還真的挺難判斷。即使溫泉比石油分布廣泛,也不是隨處都可以打出來的,更何況它還有著變化的性質。
溫泉的賦存是有規(guī)律的,因此進行溫泉開采之前,就要針對溫泉的各種規(guī)律,進行科學詳細的溫泉勘察,摸清地下溫泉的存在深度、有多少熱水,有多熱,它的形成條件是怎樣的,如何補償,如何流動,蘊藏溫泉的地層周邊是什么樣的,等等諸如此類的問題,都要交給專業(yè)的溫泉勘察技術人員來進行實地考察、理論分析,做出溫泉勘察的可行性報告,再進行溫泉后期的鉆井工程,這樣才能知己知彼,百戰(zhàn)不殆。溫泉規(guī)劃:知道要做什么再做什么效率zui高
溫泉勘察得出的結果,不僅僅是為了溫泉鉆井服務的,規(guī)劃這一步也很重要。好比這個地區(qū)有能夠進行大型地熱區(qū)域集中供暖的溫泉水量,但偏偏拿它來洗澡,這不是暴殄天物嗎?洗澡后帶有余熱的溫泉水白白流掉,不覺得心疼嗎?同樣,該地只有開發(fā)小規(guī)模溫泉洗浴的水溫和水量的溫泉水,一定要大干一場的話,通常會造成短期過度開采,導致資源枯竭,逆天而行的結果往往很痛苦。
因此,在勘察之后,鉆井之前,要對溫泉資源進行規(guī)劃,有多少熱水做多少事,既不浪費,也不耗盡,不僅要對溫泉的每個溫度梯度做綜合利用的規(guī)劃,也要對溫泉地理區(qū)域進行劃分,能打多少井,每片區(qū)的井用來供應哪些應用,同時也對溫泉供應管網進行規(guī)劃,爭取zui大程度利用溫泉資源,這也是降低成本提高產出的方式。溫泉鉆井工藝及設計方案:鉆井不單靠設備先進
溫泉鉆井是鉆井,但它鉆采的是溫泉,因此,要想地開發(fā)溫泉這種特殊的礦產資源,不僅要有相應的設備,還必須有因地制宜并且合理的鉆井工藝設計方案,它必須考慮到當地的地質情況和溫泉水賦存情況,采用相應的鉆進設備——是相應的,不是越貴越好、越先進越好,什么樣的巖石影響著選擇什么樣的鉆頭,才能確保鉆進效率和降低設備磨損程度,同時使工程順利進行。
此外,設計方案也會考慮特殊的地質狀況可能產生的問題,畢竟即使再詳細的勘察,也不可能像土行孫一樣遁地千里,在鉆進的同時進行監(jiān)測,也可以隨時進行調整,規(guī)避可能因地質問題帶來的事故,降低風險成本,達成的溫泉鉆井。后期維護:沒有多余的工作,只有集約式管理
溫泉鉆井開采的溫泉,通常帶有各種礦性,這往往在前期勘察中就已經得到了了解,但了解并不能避免溫泉中的礦物質經過長期沉淀造成的結垢,也無法阻擋鉆井設備中金屬管生銹等問題。結垢和生銹并不是事故,但如果長期忽視這種問題,就會造成整個溫泉利用項目系統(tǒng)的亞健康狀態(tài),亞健康狀態(tài)發(fā)展成慢,zui終如同血栓一樣堵塞水口水管,整個項目就會出現(xiàn)大危機。
因此,日常的除垢防銹工作非常重要,這是溫泉鉆井后期管理工作的重要環(huán)節(jié),不僅要利用各種有效手段除垢防銹,還應根據溫泉的開采和地下溫泉系統(tǒng)的補償速度比例,進行監(jiān)測,如有需要,適當回灌,以確保溫泉資源能夠得到長久的開發(fā),從而使項目的收益可持續(xù)化。
人們生活在世界上每天都有舊的東西在消失,新的東西在出現(xiàn),這種此消彼長的過程是人類繁衍生存的常態(tài)。人類的生存和發(fā)展離不開能源,目前所用的能源在為我們提供服務的同時也侵蝕著我們賴以生存的生活環(huán)境。
溫泉的形成,一般而言可分為兩種:
一種是地殼內部的巖漿作用所形成,或為火山噴發(fā)所伴隨產生。
另一種是受地表水滲透循環(huán)作用所形成。“火山噴發(fā)伴隨產生的溫泉形成機理:火山活動過的死活山地形區(qū),因地殼板塊運動隆起的地表,其地底下還有未冷卻的巖漿,均會不斷地釋放出大量的熱能,由于此類熱源之熱量集中,因此只要附近有孔隙的含水巖層,不僅會受熱成為高溫的熱水,而且大部份會沸騰為蒸氣,且多為硫酸鹽泉。受地表循環(huán)作用產生的溫泉形成機理:當雨水降到地表向下滲透,深入到地殼深處的含水層形成地下水。地下水受下方的地熱加熱成為熱水,深部熱水多數含有氣體,這些氣體以二氧化碳為主,當熱水溫度升高,上面若有致密、不透水的巖層阻擋去路,會使壓力愈來愈高,以致熱水、蒸氣處于高壓狀態(tài),一有裂縫即竄涌而上。熱水上升后愈接近地表壓力則逐漸減少,由于壓力漸減而使所含氣體逐漸膨脹,減輕熱水的密度,這些膨脹的蒸氣更有利于熱水上升。上升的熱水再與下沉較遲受熱的冷水因密度不同所產生的壓力(靜水壓力差)反復循環(huán)產生對流,在開放性裂隙阻力較小的情況下,循裂隙上升涌出地表,熱水即可源源不絕涌升,終至流出地面,形成溫泉。在高山深谷地形配合下,谷底地面水可能較高山中地下水位低,因此深谷谷底可能為靜水壓力差zui大之處,而熱水上涌也應以自谷底涌出的可能性zui大,溫泉大多發(fā)生在山谷中河床上。”
鉆機施工埋鉆的原因和處理方法
在旋挖鉆機大口徑施工過程中,塌孔埋鉆、抱鉆事故時有發(fā)生,但是事故發(fā)生的原因、事故狀況和現(xiàn)場條件并不相同,因此采取的措施也不盡相同,有時可能需要使用幾種處理的方法。本文著重描述埋鉆的處理方法,并對處理工具進行了詳細的描述,順昌鉆井在鉆機施工中有著豐富的經驗,下面來與大家分享一下埋鉆后的處理,有喜歡的可以收藏。
一、埋鉆事故產生的原因
(1)松散的砂層、卵石層孔壁坍塌造成埋鉆。
一是在松散的地層進行成孔,泥漿比重小,不足以支撐孔壁,可能造成孔壁坍塌;二是由于地下水位很低,泥漿黏度小,在松散的卵石層,很可能造成孔內突然水位下降,孔壁不穩(wěn)造成坍塌。
(2)致密的砂層、粘土層孔底真空引起抱鉆。
在鉆進致密的砂層、粘土層時,由于鉆頭未及時修補或磨損過快,鉆頭邊緣墊塊磨損嚴重,再加上粘土縮頸或懸浮的砂下沉,鉆頭周邊與孔壁之間沒有間隙,形成活塞效應,使得鉆頭難以提出從而抱鉆。
(3)鉆進過深,摩擦力大于提拔力而造成的抱鉆。
夜里施工時,人員處在困乏狀態(tài),很容易使鉆進進尺過大,造成鉆頭底部干燒燒結,再加上側壁摩擦力過大造成埋鉆。泥漿質量有問題時會導致沉渣過多,如機手缺乏經驗,清渣時由于負載輕、鉆進太深,也會導致埋鉆。
(4)地層水位過高,形成水的負壓造成埋鉆。
在地下水位較高的地層施工時,必須控制水頭高度。如在鉆800mm的基孔時,每次鉆頭提出地面,孔內泥漿面就會下落3m左右,如果地下水位高于3m,就會形成負壓,孔壁在長期負壓下會發(fā)生坍塌甚至埋鉆。
(5)上部回填過厚,護筒底部坍塌造成埋鉆。
有些基樁需在厚回填層上施工,而回填層又不密實,粘聚力很小,當使用較短護筒時,護筒底部回填受變水位影響,粘聚力幾乎消失,從而造成樁孔上口坍塌埋鉆。
(6)鉆機出現(xiàn)故障,鉆頭鉆桿不能取出造成埋鉆。
鉆機發(fā)生故障或鋼絲繩斷裂,鉆桿未能及時提出,鉆頭在孔底時間過長,孔壁因長時間浸泡而坍塌。
埋鉆事故的處理
埋鉆或抱鉆事故發(fā)生后,應及時調整泥漿性能,控制事故繼續(xù)擴大,并及時分析原因采取相應措施,以免錯過處理時機。埋鉆的處理可以總結成“清、透、頂、炸、擴、撈、砸、挖”等方法和步驟。
1、沉渣的處理
“清”即清渣洗孔。清渣可用正反循環(huán)、高噴或用洗井管空壓機進行,清渣應根據地層確定泥漿質量和所用清孔設備,避免造成撈鉆過程中二次塌孔事故的發(fā)生。
2、鉆桿鉆頭的打撈
(1)有些情況下,處理埋鉆事故的關鍵是疏通孔底與鉆頭上部之間的通道,使鉆頭底部與上部形成連通器,避免活塞效應,即為“透”。為了能夠形成連通器,一般在孔邊打幾個比事故孔深的孔,用高壓旋噴進行擺噴,如圖2所示。用于通路形成,轉動動力頭同時增加主繩提拔力,有可能將鉆桿和鉆頭一起提出。有的處理方案采用反循環(huán)鉆機與擴孔鉆頭相結合。(2)“頂”即用千斤頂鉆桿,是處理埋鉆zui常用的力一法。用千斤頂需要有一個堅實的平臺,并在鉆桿上加焊千斤頂施力板,如圖3所示。用3cm肋板與鉆桿焊接,頂板與肋板及鉆桿焊牢,并將2塊頂板連接。工字鋼采用60 x 100cm規(guī)格,并用連接板連接。千斤頂控制系統(tǒng)應聯(lián)動加壓。一般鉆桿上部連接的卡環(huán)或直銷,其所能承受的極限載荷為180kN左右,在千斤頂聯(lián)動加壓至150kN后,應逐步提高壓力,并在每提高3到5kN壓力后停滯1h左右,等待土層蠕變效應的發(fā)揮。加壓的同時轉動動力頭。使用千斤頂的結果可能有幾種:一是鉆頭鉆桿全部頂出;二是鉆頭頂蓋或斗門破壞,鉆桿連同破壞的鉆頭頂出;三是鉆桿內桿卡環(huán)或直銷頂斷,內桿和鉆頭留在孔內;四是鉆桿從有舊裂痕處破裂,部分鉆桿和鉆頭留在孔內。
(3)“炸”即孔底。如果洗孔后還不能提起,可以利用定位將鉆頭炸壞,提出鉆桿,如圖4所示。一般利用這種方法處理事故的基樁孔都已接近設計深度,經設計校驗能夠達到承載力要求,后可直接灌注。(4)“擴”即利用比鉆頭大10cm左右的擴孔鉆頭擴孔至鉆頭斗門以下,然后進行鉆桿鉆頭的撈取。擴孔鉆頭可利用比原有護筒直徑小10cm的護筒改制,改制力一法(5)打撈鉆頭或鉆桿可以用“套、卡、鉤”的力一法。如果是鉆桿內心斷裂,連鉆桿帶鉆斗在孔內,擴孔和洗孔清渣后,可以下潛水員套住鉆桿鉆具。當埋深較淺時也可用鋼筋支架套取鉆桿,如埋鉆較深時擴孔清理沉渣后可用卡板打撈器進行打撈,卡板打撈器如圖6所示;當沉渣較厚時,也可制作套取器,如圖7所示,將提引器用自制鋼銷固定在三節(jié)鉆桿上,將鍋底形打撈器也固定在同節(jié)鉆桿上。打撈器直壁高度應大于鉆頭力一頭高度,以保證其內所焊的鋼絲繩能夠清渣到位。清渣時鋼絲繩套可固定在動力頭上,以保證繩套與鉆桿同步。普通鉆頭埋鉆較淺時也可用下鉤的力一式,使用焊接的剛性桿件,直接下鉆勾住被埋鉆斗的橫梁,提出鉆頭。
(6)有些炸后深度不能達到要求或鉆頭頂斷于孔內,可用沖擊鉆砸爛破損鉆頭,進行沖擊鉆進終孔。
(7)有些地區(qū)水位較深,且鉆桿埋深較淺,可用人下開挖的方法處理埋鉆。人工挖孔的尺寸應大于孔徑20cm左右,zui后可用洛陽鏟將鉆頭周圈掏空,使鉆頭順利挖出。
水井系統(tǒng)(供水、回水)取水井
(1)成井設計 根據此次空調用水要求,本次開鑿井的目的,就是要達到每小時100T(單井),含砂量按國家標準,深井孔垂直度在1度之內,井深50米左右(見基巖)。井徑600mm,一徑到底,管徑300mm,按此要求設計井壁后6mm,實管暫設30m,濾管暫設20m,濾水管設置在含水層部位井材料選用鋼板卷管而成,管與管之間均打成坡口,焊后并用4-6塊200×800×6mm拉板焊固以達到每節(jié)管頭電焊牢固。濾水管采用穿孔墊筋纏絲包網,其穿孔方法是在井管上呈梅花形圓孔,孔徑18mm,濾水管孔隙率為30%(詳見圖2-1,2-2)井管底部用6mm厚的鋼板封底。濾料直徑記錄位置,保證將井孔的各部位填密實后,用直徑40-60mm 粘土球從井下20m封至地面,使成井不受地面及外界水源的污染。成井后用活塞洗井。
(2)施工方法
A、深井井孔采用清水沖擊法施工,用直徑219mm抽筒鉆井一徑到底,以后每1.5mm為一加助型護孔器鉆井,達到設計孔徑600mm,深度50m左右(具體深度鉆探后確定)。
B、鉆機到位后,鉆機安裝穩(wěn)定,鉆孔開鑿圓,正直,鉆孔下管時采用于扶正器下管,使井管位于所鉆鑿孔中心,鉆鑿孔施工是嚴格按照豐收250型沖擊鉆機安全操作規(guī)程進行施工的。
C、深井施工嚴格按甲方要求和合同施工。井管焊接接頭焊接牢固,井上至地面標高0.5米。
D、下管前我方做好了一切下管準備,盡量縮短下管成井時間,并嚴格檢查濾水管的完好,投放濾料時應沿井管外側連續(xù)均勻填入,將井的部位填密后,投放直徑40-60mm粘土球在施工下管前進入了施工現(xiàn)場。
回水井 (3)設計
本次開鑿井的主要目的就是要使使用后的水源回灌于地下,保持地下水資源的動態(tài)平衡,減少對周圍建筑物的影響,按此要求設計回灌井深50m ,井徑700mm(增大回灌的滲透面積),進壁管15m,井濾管350m,(增大滲透面積),井管口徑300mm(詳見回灌井結構圖)井管材料選用鋼板卷管而成,管與管之間均打成坡口,焊后并用4-6塊200×800×6mm拉板焊固以達到每節(jié)管頭電焊牢固。濾水管采用穿孔墊筋纏絲包網,其穿孔方法是在井管上呈梅花形圓孔,孔徑18 m濾水管,孔隙率為30%(詳見圖2-1,2-2)井管底部采用6mm厚的鋼板封底。濾料直徑記錄位置,保證將井孔的各部位填密實后,用直徑40-60mm粘土球從井下20 m封至地面,使成井不受地面及外界水源的污染。成井后用活塞洗井。用水回灌,確定回灌效果。
(3)回灌井采用成井設計工藝和施工方法及布署,區(qū)別成井是增大回灌井徑(ф700mm),增加濾水管長度,因地層在13m下有較強滲透系數,且承壓水頭越向上承壓水頭越小。
回灌井從熱交換率能充分發(fā)揮地下水溫度場當年能得以平衡以及環(huán)境影響等方面考慮,采取抽水井與回灌井分離的原則。圖書館東側布置深抽水井,夏天供水;圖書館西側布置較淺回灌井,夏季作回灌。兩類井的宏觀間距在100-150m之間,圖書館東側稱為冷庫區(qū),圖書館西側稱為熱庫區(qū)。無論是冬季或夏季回灌井均應布在抽水漏斗之內。 井孔位置:由于回灌試驗未作,回灌井的數量也不能zui終確定,根據其它工程比擬,按40m3/h回灌量的經驗值,回灌井需布置6口。分布在圖書館的西側綠化區(qū)一帶。待下一步成井時,安排一次聯(lián)合試驗,取得回灌*手資料后,再和設計單位共同研究確定具體井數和井群位置以及切換運行等問題。
石沙處理方式
至于砂石控制,只要在成井施工中嚴格控制成井施工標準,達到試驗井含砂1/20萬的標準。水源系統(tǒng)中的砂石基本可不考慮。但為保護水井系統(tǒng)使用壽命和保護系統(tǒng)設備,在井水進板式換熱器進水管前加裝一80目Y型過濾器5、水垢處理方式 根據業(yè)主提供的抽水井報告,當地地下水質量為碳酸鈣鎂型水,PH為7.1,為中性水。硬度為9.72毫克當量/升,極硬水。CL-+SO42-為59.9毫克/升。對鋼管結構具有弱腐蝕性,極易使系統(tǒng)結垢。因此我公司在板式換熱器前加裝全程水處理儀。 6、對主機采取的保護措施 根據業(yè)主提供的抽水井報告,當地地下水質量為碳酸鈣鎂型水,PH為7.1,為中性水。硬度為9.72毫克當量/升,極硬水。CL-+SO42-為59.9毫克/升。對鋼管結構具有弱腐蝕性,因此該水質極差,如進入機器極易使系統(tǒng)結垢,并且對設備產生腐蝕,造成熱交換器老化或損壞,無法長期使用。雖然采用化學辦法可以減少這部分不利因素。但效果較差。如果要處理到合乎使用標準。就差不多要建一個小型的水處理站,投資很高,而且運行費用極貴。因此,設計采用了在系統(tǒng)上加設板式熱交換器的閉式循環(huán)系統(tǒng),采用板式熱交換器間接換熱。井水不進主機,能量由板式換熱器進行交換后,井水直接回灌,保證了的使用壽命及機組安全。
鎮(zhèn)域總面積9937.3公頃,大約70%為山區(qū),30%為平原和丘陵。林地面積6.4萬畝,林木綠化率2008年達到77.2%,高于全縣平均水平。鎮(zhèn)域具有豐富的地形地貌和動植物資源,東南部群山連綿,生態(tài)優(yōu)良,地勢險峻,鉆時錄井從一開鉆進開始進行,每1m記錄1個鉆時點,目標層井段0.1m記錄1個點。以便于判斷煤層埋深、厚度和確定夾矸位置。盡量保持鉆井參數的相對穩(wěn)定,以便提高鉆時參數反映地層巖性的有效性,并記錄造成假鉆時的非地質因素。 須經常核對鉆具長度和井深,每打完一個單根和起鉆前必須校對井深,井深誤差不得超過0.1m。全井漏取鉆時點數不得超過總數的0.5%,目標層井段鉆時點不得漏取。
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