泵吸反循环钻进工艺在辐射井竖井施工中的应用

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泵吸反循环钻进工艺在辐射井竖井施工中的应

用

摘要：傍河含水层与河水的水力联系密切，能够提供充足的水量和优良的水质。辐射井是傍河

取水的高效开发模式，竖井是水平辐射管施工、集取水和安装水泵的场所，是成井的前提条

件。泵吸反循环钻进具有钻进效率高、钻头损坏小、反映地层地质情况等优点，适合于在第四

系松散地层中钻进大口径钻孔。本文较为详细的介绍了辐射井竖井泵吸反循环钻进工艺，并在

传统钻头的基础改进钻头形式扩大了钻进工艺的适用范围，通过实例列举了三个较为代表性的

水源地辐射井竖井钻进应用情况，泵吸反循环钻进均能取得较好的进尺，在辐射井竖井钻进中

发挥着巨大作用。

Application of pump suction reverse circulation drilling technology in the construction of radial

wells

Abstract：The riverside aquifer is closely related to the hydraulics of the river water, and can provide

sufficient water volume and excellent water quality. Radiation well is an efficient development mode

for water intake by river, and vertical well is the place where horizontal radiant pipe is constructed,

water collection and water pump installation, and it is the precondition for well completion. Pumped

reverse circulation drilling has the advantages of high drilling efficiency, little damage to the drill bit,

reflecting the geological conditions of the stratum, etc. It is suitable for drilling large-diameter holes in

the loose strata of the Quaternary system. This paper introduces the pumping reverse circulation

drilling technology of radial well vertical well in detail, and improves the drill bit form on the basis of

traditional drill bit to expand the scope of application of the drilling process. Three representative

radial well vertical wells in water source areas are listed by examples. In terms of drilling application,

pump suction reverse circulation drilling can achieve good footage, and it plays a huge role in vertical

well drilling of radiation wells.

Keyword：Pump suction reverse circulation drilling; Radial well; Vertical shaft; Drill bit;

0 引言

随着社会经济的快速发展和城镇化建设步伐的加快，供水方式由分散供水向集中供水、饮用水

源地由分散式向集中式转变，扩建或新建水源是必然的，而水量充沛、水质优良的地下水往往

作为供水水源的首选。地下水取水建筑物的型式有管井、大口井、渗渠、辐射井及复合井等，

正确地选择取水建筑物的类型，不仅关系到能否以最少投资取得最大出水量；同时，也关系到

水源地建成后能否长期运转和取水成本低的问题[1]。辐射井是傍河取水的高效开发模式，具有

单井出水量大、寿命长、管理方便、维修便利、占地少等特点，广泛应用于城镇和厂矿供水

[2]。西藏昌都市二水厂辐射井的供水量达到了 20 000 m3/d 以上，并受到水厂干部职工的一致

“ ”好评，被中央工作组誉为昌都奇迹 [3]。中宁黄河滩地傍河水源地完成 5眼辐射井，比较辐射

井、管井和大口井的稳定出水量和降深，表明辐射井是傍河水源地有效的取水方式[4]。

1 辐射井

辐射井是由一口大直径的集水井和自集水井内的任一高程和水平方向向含水层打进具有一定长

度的多层、数根至数十根水平辐射管所组成。由于水平辐射管分布成辐射状，故称为辐射井。

集水井又称竖井，是水平辐射管施工、集取水和安装水泵的场所。集水井井径主要取决于施工

辐射管的设备尺寸、井下施工要求以及水泵抽水要求，井深应根据建设水源井所在水源地的水

文地质条件以及施工技术而定。一般情况下，集水井深度越深，辐射井出水量越大，考虑到施

工安全井深一般不超过40 m。

竖井是辐射井成功与否的关键。竖井常采用反循环钻进成孔、漂浮法下管成井法，其他还有沉

井施工法、吊挂壁施工法等方法成井。反循环钻进成孔具有成孔时间短、泥浆携渣能力强、孔

壁扰动小、成孔质量高等特点。

2 泵吸反循环钻进

在各种砂层、砂质土、粘土、淤泥和卵砾石中，采用反循环钻进均能取得较好的进尺。反循环

钻进可分为泵吸反循环、压缩空气反循环和喷射反循环三种方式[5]。泵吸反循环有成井效率

高、钻头磨损低、孔底沉碴少、孔壁稳定、地层分层清晰、成井质量好、经济效益显着等优势

[6,7,8]。在一些复杂地层如含少量漂石的砂卵石地层，采用泵吸反循环也可取得不错的效果。

并可根据钻进判别的地层岩性，进行辐射井水平辐射管的合理布置。

2.1 泵吸反循环钻进的工作原理

泵吸反循环是利用砂石泵的抽吸作用，使钻杆中的液体上升的反循环钻进。砂石泵的吸水口通

过回水管、提引水龙头，与钻杆连接。当砂石泵工作时，其进水口处形成负压，转盘驱动钻杆

回转钻进，钻孔内的泥浆在压差的作用下与井底的岩屑经钻头沿钻杆内腔上升，通过水龙头和

回水管，从砂石泵中排出至沉渣池。岩屑沉淀后，泥浆以自流方式通过循环水沟流入钻孔内，

如此反复继续钻进，见图 1。

图1 泵吸反循环钻进工作示意图

1.提引水龙头，2.转盘，3.钻具，4.钻头，5.砂石泵，6.管路，7.循环通道，8.泥浆池(沉渣池)

2.2 泵吸反循环钻进的优点

在第四系松散地层中，采用泵吸反循环钻进成孔有以下优点：

(1)钻进过程中，地层岩屑在转盘驱动钻头作用下发生扰动，并在砂石泵的作用下，泥浆携带着

地层中直径小于钻杆内径的岩屑排出，在泥浆润滑、冷却作用下钻头磨损小。

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摘要：

泵吸反循环钻进工艺在辐射井竖井施工中的应用摘要：傍河含水层与河水的水力联系密切，能够提供充足的水量和优良的水质。辐射井是傍河取水的高效开发模式，竖井是水平辐射管施工、集取水和安装水泵的场所，是成井的前提条件。泵吸反循环钻进具有钻进效率高、钻头损坏小、反映地层地质情况等优点，适合于在第四系松散地层中钻进大口径钻孔。本文较为详细的介绍了辐射井竖井泵吸反循环钻进工艺，并在传统钻头的基础改进钻头形式扩大了钻进工艺的适用范围，通过实例列举了三个较为代表性的水源地辐射井竖井钻进应用情况，泵吸反循环钻进均能取得较好的进尺，在辐射井竖井钻进中发挥着巨大作用。Applicationofpumpsuctionre...

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