中央空调水源热泵空调井施工技术.doc

第九章 空调井施工要则
一、工程实践中采取以下措施
1、井深及井的数量的设计：通过取得当地的水文地质资料、水温、水量、井深能满足水源热泵中央空调对地下水的使用要求.从井柱状图中可以得出：工程所在地需打井的深度，水井的单井出水量.根据负荷计算，本工程所需的冷却水的最大用水量，故得出应设置出水井和回灌井的数量。
根据现场场地和当地地质条件来确定井与井的距离。
2、井管：井管常见的有两种：钢管和水泥管。
水泥管：采用φ360㎜或φ380㎜的水泥管(每根长度为4 m)，连接方法为焊接，滤水管（花管）采用φ360㎜或φ380㎜缠丝水泥花管和不缠丝水泥花管。
井管附件：沉淀管为井管最下端的锥形管（作用是找孔中心、易生根、沉淀杂质）、水泥管下方成锥形，钢管下方自制锥形,在锥形侧壁上开微孔。
扶正器（作用是校正其垂直，防止破坏井壁).
水泥管要看外观有无砂眼，不能发褐色,发褐色是因为没有干透，放在井中易出问题。
钢管：桥式滤水管(花管）:每根平均长度为3。1米
螺旋钢管：每根长度为12米，可根据地层状况截开，但应尽量减少焊接点。
桥式滤水管主要是要求桥高，常用的桥高一般小于3mm,根据实际情况符合要求。
3、回灌量设计：一般采用自然回灌的方法，能切实保证井水全部回灌。
4、使用寿命设计:水井越用越活,因此出水井工艺主要解决井水含沙量问题，而回水井不但考虑回灌也要考虑淤积和堵塞，针对这一问题，就使水井兼具出回两种功能（供回水井相互倒换，也就是倒井），从而在运行过程中实现自动洗井;另外井管采用钢管、滤水管用桥式滤水管、滤网采用80至150目钢网；这样水井寿命一般可达到30年以上。
5、防泥沙、防塌陷设计：出现泥沙主要原因是水泥管井透水孔太大，机械清洗时将滤网拉破，另一种原因是所用滤网或棕皮自然破损。农田灌溉井使用时间很短，问题不大.空调用水井是连续性的，水井至少每两年要保养一次，水泥管井的所用机械活塞清洗，极易造成滤网破损。滤网破损大量泥沙流出,无法使用.井管采用钢管，滤网采用80目-150目尼龙网两层和80-150目钢网一层，不会出现以上问题。
6、水质净化设计:因井水要经过机组提供能量,为防止堵塞和腐蚀，井管要采用钢管,滤水管采用桥式滤水管，采用80—150目尼龙网两层和80—150目钢网一层，同时加装旋流除砂器和电子水处理仪,通过物理方式保证水质；同时在水井上部采用井盖密封确保人物的通行。
水源热泵系统对井水的要求：水量，水温,水质,含砂量。
井分为深水井和浅水井，深水井大于200m和浅水井小于200m。钻孔直径一般为φ600㎜.
打井时，成孔越深越小，防止塌井。
二、成井工艺流程
打井（打井2～5米开始造浆护壁）--井打完(顶角偏斜的递增速度不得超过1°～1.5°）,井最低留沉淀层1m——破壁——第一次冲孔换浆（冲孔排渣、调整泥浆性能）——电测井——排列井管（花管包滤布)——通井破壁——第二次冲孔换浆（下管前冲孔排渣、调整泥浆性能）——下井管（注意：下管时要垂直，焊口要做好）—-投滤料(均匀投放,下滤料时四周填均匀)——第一时间抽清（冲孔换浆)-——如果滤料下沉再投滤料—-空压机或活塞洗井-—下潜水泵和泵管—-红粘土球封井（从井口封至静水位上5米左右）用清水充满，后填红粘土，做严实，实落均匀，不形成大的空隙—-抽水试验-—井帽制作——井室制作——验收
1、打井:
钻孔结构:Φ600孔径，一径到底。
成井用的钻机分为冲击钻和回旋钻,卵石层和基岩层用冲击钻，井的深度和砂层、粉砂层适合用回旋钻.
打井时用钻头有两种方法:先下小钻头450—500mm打井，打到50m或70M时(根据实际情况确定米数）再换大钻头530mm-—550mm进行二次扩井，达到要求.
孔身结构：孔径达到设计要求,孔身无过大的超径或缩径,孔深误差小于1‰.
孔身质量要求：同径钻具通孔时应畅通无阻。孔身园整，不出现螺旋孔身.孔斜满足设计要求和国家规定，无弯。
钻井注意事项：
根据地层情况合理掌握钻进参数，禁止盲目加压。
精心操作，送钻均匀,操作者应注意观察钻压仪，避免钻压忽大忽小和人为的间断加压。
钻进过程中操作者应注意观察下列情况：钻压仪和泵压表；进尺快慢是否正常；是否跳钻、蹩车、蹩泵；泥浆排量和岩屑上返情况；泥浆性能变化和消耗渗漏情况;转盘运转和扭矩大小变化情况;电机运转声音、电流大小、皮带跳动情况；设备运转是否正常.发现异常情况应立即上提钻具并及时采取相应措施。
禁止加压启动转盘，避免损坏钻头和扭断钻具.
任何情况下钻具都不得在孔内静置，因故停止钻进时应指派专人活动钻具，上下活动钻具应大于2米，并且原悬重不变，回转钻具超过10圈。
成井过程中的护壁
冲击机：泥浆是靠捞桶捞出来的.
回旋钻:通过泥浆泵将泥浆抽上来，沙沉在泥浆池底，泥浆在上方，又返回井中护壁。
红土造浆护壁,泥浆粘度：18～20S，泥浆比重：1.10～1。15.
2、泥浆：
打井（打井2——5米开始造浆护壁），过了卵石层到粘土层时，可用井内泥浆护壁。
坚持回灌钻孔，任何情况下都要保持泥浆充满钻孔。
钻进过程中要始终保持泥浆性能达到设计要求保持足够的泵压泵量，保持孔底干净。
用泥浆护壁，防止井塌,也可以用井壁桶来护壁。
泥浆工艺
（1)、泥浆性能指标设计
比重:1。10～1.15 粘 度：20～22S
失水量：小于20mL/30min 含砂量：小于1%
PH值：8～9 胶体率:大于97％
（2）、泥浆配制
开钻前配制15～20m3泥浆.将粘土粉和清水混合搅拌、加入纯碱(纯碱加量为粘土粉重量的4％左右）搅拌成基浆，之后再加入适量CMC控制失水,使泥浆性能达到设计要求。通常使用的泥浆处理剂和加量
CMC：0.1~0。2%，烧碱：0.1％左右。钻进中利用地层自然造浆,加清水加处理剂进行调整。
（3）、泥浆的日常维护与管理
每班测量2次泥浆性能,并做好记录.
发现泥浆性能变坏时应及时进行调整，避免泥浆性能时好时坏大起大落.
日常维护处理均应在钻进过程中在循环槽内进行，缓慢加入清水和处理剂溶液，边循环边调整泥浆性能，以保证地表和孔内泥浆同步调整。
勤维护处理、勤捞渣、定期清理沉淀池，保持泥浆净化。
机台应建立健全泥浆管理组织和规章制度，泥浆处理剂、测试仪器和有关设备的使用保管维护工作应指定专人负责.
3、破壁:井打至要求深度后第一次破壁换浆，其作用是将井壁的护浆层去掉，破壁后要进行换浆，将浆换清.
通孔与刷孔（破壁）
物探测井结束后即可下钻通孔.采用原钻具进行分级通孔.
通孔结束后下刷孔器刷孔，刷孔器长度应大于5米,钢丝绳长度比钻孔孔径大30-50mm.刷孔段从静水位置至孔底。刷孔速度控制在15—20m/h，每单根反复刷2次。
刷孔时必须开泵并回转钻具。刷孔结束后起钻时应再次校正孔深。
钻井至设计井深后即应冲孔排渣，待孔内渣子彻底排净后，再逐渐调整泥浆性能达到如下要求：
比重：小于1.13 粘度：19～20S
失水:小于20mL/30min 含沙量：小于1％
泥浆性能达到要求后再循环一周即可起钻，进行物探测井。起钻时校正孔深并做好记录。
4、第一次换浆:将新水注入换浆，浆换清为止，钻头干后不带泥,其作用是为了电测井.
5、电测井：出柱状图。
6、通井破壁:
7、第二次冲孔换浆：其作用是浆换清，防止井管堵，是为了下井管。
下管前冲孔排渣、调浆
刷孔至孔底后先进行冲孔排渣，待孔内渣子彻底排净后再调整泥浆性能,渣子未排净之前不可调稀泥浆。
调浆不可过急，应缓慢加入清水（必要时适当加处理剂）使泥浆性能达到如下要求：
比重: 小于1.13 粘度：19S
失水量:小于20mL/30min 含砂量：小于1%
PH值： 8—9
泥浆性能达到要求后再循环一周即可起钻.
8、下井管：采用360mm或380mm的水泥管或325mm的钢管一径到底，含水层处下滤水管，其它处下实管。根据经验井中花管的数量一般不少于井深的1/3。
井管连接采用焊接（焊2～３遍)，安装采用一次起吊法,水平仪和角尺校垂直，要求焊接工艺好，井管垂直。
滤水管上的滤布建议用80至150目左右缠绕2～３层,要根据当地的实际情况确定滤布的目数和层数.
下管
做好下管前的一切准备工作：成井材料检查、设备仪表专用工具的检查、清理场地、按成井方案排管、劳动组织人员分工等等。
下管方法：一次提吊下管。
确保井管连接垂直（采用吊线法两个方向吊线）和焊接质量，焊缝无夹渣、砂眼等缺陷、焊接牢固、不渗水。
冲孔器内的反丝接头应焊接牢固、端正、与外管同轴度好.
滤水管段包80—150目尼龙网两层,再用竹片捆扎，防止滤网脱落。
滤水管井段每间隔20～25m安装一组扶正器，扶正器高度75mm左右.
适当控制下管速度，注意观察管内管外液面。
下管过程中应精心操作、密切配合，严防工具和其他异物落入井内。
井管必须坐至孔底不得悬空,坐至孔底压力2t左右。
回旋钻应有的程序:冲击钻没有此项功能
下管后冲孔换浆：下管后即可下入冲孔钻具，下钻时钻杆应上紧。
开泵前应全面检修泥浆泵确保一次开泵成功.

开泵后先用原来的泥浆循环一周，待泵压和泥浆循环正常之后边加清水边排浆,使泥浆逐渐变稀。注意加清水和排浆都要跟上，不可拖延太久或间断，换浆时间控制在5小时左右。
换浆时中途不得停泵，直至填砾结束.若因特殊原因非停泵不可时，应及时关闭高压管线上的阀门。
换浆终了应达到如下要求:泥浆比重小于1。04米，粘度15—16S，泥浆流态彻底变为紊流，自孔内有适量砂子冲出来。
9、填砾（投滤料，滤料型号为2~4目）
1、冲击钻:
滤料常见的有两种：石英砂和河石.
滤料常用的有石英砂，用滤料为1~4㎜（如果地层情况特殊可做调整）。均匀投放，下滤料时四周填均匀，不能形成空隙。不能一边下，一边下容易使井管下偏或断裂,下滤料时边下料边冲洗，杂质冲走。
2、回旋钻
采取动水填砾法，填砾时泥浆应自孔底从管外环空返至地表，中途不得停泵并保持足够的泵量。填砾过程中继续边加清水边排浆。
适当控制填砾速度，将砾料用手推车送至孔口,两人用铁锨慢慢投入环状空间,不得整车投入，防止砾料棚堵。
填砾时注意泥浆比重的变化和泵压、泵量变化以及孔口砾料下沉情况。当泥浆比重升高超过1.06时即应停止填砾，不断加入清水稀释泥浆，待泥浆比重降下来后再继续填砾。
准确记录填入砾料的数目，实际填砾高度和数目应与理论计算相一致.填砾结束后，停待30分 ，用测绳探测填砾高度.砾料超投高度掌握在20-30m。
填砾结束停泵时应及时关闭高压阀门。
10、第一时间抽清：用旧泵抽清，用新泵防止叶轮被打断。抽清时滤料可能会下沉,说明有空隙。等滤料沉淀好后，再用红粘土封井.
11、空压机或活塞洗井：
活塞洗井：钻杆上用两片法兰,中间夹皮子，往下放，不受力，往上拉,杂物，脏物拉出来
空压机洗井：有一根管送到井底,用空压机打(从下往上打)，利用空气将杂质排走，含砂量不得高于二十万分之一。
12、下潜水泵和泵管:
下潜水泵时下在实管段,防止破坏井，抽砂量大.
泵底部离静水位不大于70m，离井底大于5米，供水井承担回灌时，静水位位于井口，可能会超过70米，井口防水电缆预留4—5米，防止用几年后动水位下降,将潜水泵下放时够用.
潜水泵：出水量略小于井的最大出水量，但必须满足水热泵机组需求,扬程为：机组，旋流除沙器，过滤器，动水位，管网阻力(10m克服1m）弯头（1个0.5m)另外再放余量15—20m。
泵管参考潜水泵样本，根据流量计算.
13、封井:
用红粘土球封井，红粘土大块敲成小块，再从井口封至静水位上5米左右（根据具体情况可做调整）。用清水充满,后填红粘土，做严实，实落均匀，不形成大的空隙。
14、抽水试验：抽水试验不少于24小时。
15、井帽：围绕井管，在封井的红粘土上面制作一个直径为1。2～1.5m、厚度为600~800㎜的素混凝土垫层，其作用是防止回灌井溢水。
16、井室:在井帽上方用砖离井壁半径为１m处砌井室，慢收到井室口，用直径为0.8m的井盖盖井或做成长方形的井室。
另：井室砌至井泵管高度预留１m×1m的侧洞（用于安装操作阀门）。
水井封闭：水井做好后,在上部封闭，不影响人物通行。
三、空调井的几种形式
1、供水井与回灌井一对一。
2、供水井承担回灌，水温上升1—2℃
3、供回水井倒换，优点：井寿命长，不用洗井，
混水：回30%，回水再进入供水重新利用，水流不足时用。
4、同程回灌(既供回水井为一孔，它即供又回），适合办公楼和会议室.
空调供回水管上的阀门控制
供水井出口安装止回阀，阀门.
回灌井出口安装阀门。
四、成井期间要获得的数据
1、静水位：打井时见水的位置。
2、动水位:用泵抽水后，水位下降一段高度后不再发生变化时的位置.
3、测井水的温度.
4、含砂量不得高于二十万分之一。
5、电测井的柱状图。
未尽事宜参照《供水水文地质勘察规范》（GB 50027—2001）、《供水管井设计、施工及验收规范》(GJJ 10—86)、《供水管井技术规范》(GB 50296—99）.
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