一种方井底部排水设计方法

技术领域

本发明属于石油天然气钻井、完井技术领域，具体涉及一种用于方井底部排水的方法。

背景技术

石油钻井方井是在陆地钻井前，建在井架下方，为井口装置提供空间，也用来在钻台下收集排出的水和其他少量流体，有足够空间进行处理。其主要作用是为钻完井等过程的井口装置提供操作空间。

目前，陆地天然气勘探开发过程中采用的方井结构一般分为砌体结构、钢筋混凝土结构或混合结构。在地下水位较高的软弱地层修建方井时，常会面临降排水施工周期长、基坑支护难度大等问题。而且，圬工结构的方井或钢筋混凝土结构方井常存在渗漏，可能会造成地下水进入方井，影响井口装置的使用及维修。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够降低传统圬工结构方井在含水率高的地层施工的难度和避免地层水压力对方井壁的破坏以及地层水内渗导致井口装置水淹的风险。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于方井底部排水的方法，包括：步骤一、开挖方井基坑。步骤二、在方井底部四周设置导水盲沟。步骤三、在导水盲沟内回填碎石。步骤四、在方井井壁外侧设置排水管束，排水管束的底部与导水盲沟连接，排水管束的顶部与方井的井壁顶部四周连接。步骤五、在方井底部满浇垫层封隔底部及封盖导水盲沟。步骤六、浇筑方井。步骤七、在方井的井壁四周回填混凝土封闭水体并将排水管束包裹在其间。步骤八、在方井的井壁顶部四周修建排水明沟，将排水管束固定在排水明沟的沟壁上。

根据本发明的用于方井底部的排水方法，从方井建设之处就考虑了排水功能，能够降低传统圬工结构方井在含水率高的地层施工的难度和能够长效避免后期封闭水体对方井的破坏以及地层水内渗导致井口装置水淹的风险。采用本发明的排水方法能够将汇集于方井底部的封闭水体，通过排水管束作用力自动将其排出，无需额外增加机械抽汲，并且只需在常规方井修建基础上增加碎石及排水管束。因此，根据本发明的用于方井底部的排水方法，具有结构简单、施工方便、成本低、实用性强的特点。

对于上述技术方案，还可进行如下所述的进一步的改进。

根据本发明的用于方井底部排水的方法，在一个优选的实施方式中，步骤二中还包括在方井底部靠近井眼的位置设置导水盲沟。步骤四中还包括排水管束布置在位于方井底部靠近井眼的位置的导水盲沟的两端。

通过进一步在方井底部靠近井眼位置的导水盲沟和在导水盲沟两端布置排水管束，能够进一步提高方井底部的排水效率。

进一步地，在一个优选的实施方式中，位于方井底部靠近井眼的位置的导水盲沟与位于方井底部四周的导水盲沟互相连通。

将位于方井底部四周的导水盲沟和位于方井底部靠近井眼的位置的导水盲沟互相连通，在含水率高的地层能够使得渗入导水盲沟的地下水均衡分布在多条导水盲沟内，从而更加有利于提高方井底部的排水效率。

具体地，在一个优选的实施方式中，位于方井底部靠近井眼的位置的导水盲沟对称布置在井眼两侧。

这种在方井井眼两侧对称布置导水盲沟的方式，不仅可以极大程度上提高方井底部的排水效率，并且能够尽可能确保整个方井底部的结构稳定可靠。

具体地，在一个优选的实施方式中，步骤四中，排水管束的顶部与环绕在方井的井壁顶部四周的硬管固定连接。

由于毛细管束接出地面后是杂乱的，用硬管能够固定毛细管束的出水方向，使其便于导入沟渠，因此能够很好地起到固定和定向的作用。另外，由于毛细管束是软的，顶部通过硬管连接固定，能够有效防止毛细管在施工中弯曲变形，便于毛细管束固定及后续施工。

具体地，在一个优选的实施方式中，导水盲沟为顶部宽、底部窄的倒梯形结构。

构造为倒梯形状的导水盲沟，不仅有利于提高排水效率，同时还能够确保方井底部的结构稳定性。

具体地，在一个优选的实施方式中，排水明沟为顶部和底部等宽的方形结构。

排水明沟的这种结构形式，结构简单，施工方便，便于排水。

具体地，在一个优选的实施方式中，排水管束采用毛细排水带卷成毛细排水管束。

采用毛细排水带制作成的排水管束，能够有效利用毛细洗了、表面张力、虹吸力和封闭压力将导水盲沟中的水自动输送到方井底部，在通过方井顶部的排水明沟外爬。因此，这种结构形式的排水管束尤其适用于方井底部的排水方法中。

具体地，在一个优选的实施方式中，毛细水带采用软质塑料片并且在软质塑料片上均匀间隔设置毛细管，毛细管设有纵向剖开的槽。

这种结构形式的毛细水带，在极大程度上提高了排水效率，特别适用于方井底部的排水方法中。

具体地，在一个优选的实施方式中，毛细排水管束的底部与导水盲沟的底部之间的距离为100mm。

毛细排水管束的这种布置形式有利于提高毛细吸力从而进一步提高排水效率。

具体地，在一个优选的实施方式中，导水盲沟的深度为300mm。

这种深度的导水盲沟，在确保能够满足方井底部排水需求的前提下尽可能减少导水盲沟开挖的施工量。

相比现有技术，本发明的优点在于：能够降低传统圬工结构方井在含水率高的地层施工的难度和能够长效避免后期封闭水体对方井的破坏以及地层水内渗导致井口装置水淹的风险。具有结构简单、施工方便、成本低、实用性强的特点。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性显示了本发明实施例的导水盲沟的布置形式；

图2示意性显示了本发明实施例的导水盲沟的截面；

图3示意性显示了本发明实施例的方井壁的排水设计；

图4示意性显示了本发明实施例的方井的顶部排水设计；

图5示意性显示了本发明实施例的用于方井底部排水的方法的流程。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1示意性显示了本发明实施例的导水盲沟1的布置形式。图2示意性显示了本发明实施例的导水盲沟1的截面。图3示意性显示了本发明实施例的方井壁的排水设计。图4示意性显示了本发明实施例的方井的顶部排水设计。图5示意性显示了本发明实施例的用于方井底部排水的方法的流程。

如图1和图3至图5所示，本发明实施例的用于方井底部排水的方法，包括：步骤一、开挖方井基坑。步骤二、在方井底部四周设置导水盲沟1。步骤三、在导水盲沟1内回填粒径1～2cm的碎石2。步骤四、在方井井壁外侧设置排水管束3，排水管束3的底部与导水盲沟1连接，排水管束3的顶部与方井的井壁4顶部四周连接。优选地，在本实施例中，排水管束3为8根。步骤五、在方井底部满浇垫层封隔底部及封盖导水盲沟1。步骤六、浇筑方井。步骤七、在方井的井壁4四周回填混凝土5封闭水体并将排水管束3包裹在其间。步骤八、在方井的井壁4顶部四周修建排水明沟6，将排水管束3固定在排水明沟6的沟壁上。

根据本发明实施例的用于方井底部的排水方法，从方井建设之处就考虑了排水功能，能够降低传统圬工结构方井在含水率高的地层施工的难度和能够长效避免后期封闭水体对方井的破坏以及地层水内渗导致井口装置水淹的风险。采用本发明的排水方法能够将汇集于方井底部的封闭水体，通过排水管束作用力自动将其排出，无需额外增加机械抽汲，并且只需在常规方井修建基础上增加碎石及排水管束。因此，根据本发明的用于方井底部的排水方法，具有结构简单、施工方便、成本低、实用性强的特点。

如图1所示，本发明实施例的用于方井底部排水的方法，优选地，步骤二中还包括在方井底部靠近井眼7的位置设置导水盲沟1。步骤四中还包括排水管束3布置在位于方井底部靠近井眼7的位置的导水盲沟1的两端。通过进一步在方井底部靠近井眼位置的导水盲沟和在导水盲沟两端布置排水管束，能够进一步提高方井底部的排水效率。进一步地，在本实施例中，位于方井底部靠近井眼7的位置的导水盲沟1与位于方井底部四周的导水盲沟1互相连通。将位于方井底部四周的导水盲沟和位于方井底部靠近井眼的位置的导水盲沟互相连通，在含水率高的地层能够使得渗入导水盲沟的地下水均衡分布在多条导水盲沟内，从而更加有利于提高方井底部的排水效率。具体地，在本实施例中，位于方井底部靠近井眼7的位置的导水盲沟1对称布置在井眼7两侧。优选地，导水盲沟1距离井眼中心的距离为600mm。这种在方井井眼两侧对称布置导水盲沟的方式，不仅可以极大程度上提高方井底部的排水效率，并且能够尽可能确保整个方井底部的结构稳定可靠。优选地，在本实施例中，毛细排水管束3的底部与导水盲沟1底部之间的距离为100mm。毛细排水管束的这种布置形式有利于提高毛细吸力从而进一步提高排水效率。

具体地，在本实施例中，在步骤四中，排水管束3的顶部与环绕在方井的井壁4顶部四周的硬管固定连接。由于毛细管束接出地面后是杂乱的，用硬管能够固定毛细管束的出水方向，使其便于导入沟渠，因此能够很好地起到固定和定向的作用。另外，由于毛细管束是软的，顶部通过硬管连接固定，能够有效防止毛细管在施工中弯曲变形，便于毛细管束固定及后续施工。

如图1和图2所示，具体地，在本实施例中，导水盲沟1为顶部宽、底部窄的倒梯形结构。构造为倒梯形状的导水盲沟，不仅有利于提高排水效率，同时还能够确保方井底部的结构稳定性。具体地，在一个优选的实施方式中，导水盲沟的顶部宽度为500mm，底部宽度为300mm，深度为300mm。这种结构尺寸的导水盲沟，在确保能够满足方井底部排水需求的前提下尽可能减少导水盲沟开挖的施工量。

具体地，如图3和图4所示，在本实施例中，排水明沟6为顶部和底部等宽的方形结构。排水明沟的这种结构形式，结构简单，施工方便，便于排水。优选地，在本实施例中，排水明沟的截面尺寸为300mmX300mm。

如图3和图4所示，具体地，在本实施例中，排水管束3采用毛细排水带卷成毛细排水管束。采用毛细排水带制作成的排水管束，能够有效利用毛细洗了、表面张力、虹吸力和封闭压力将汇集于导水盲沟中的水体自动输送到方井底部，在通过方井顶部的排水明沟外爬。因此，这种结构形式的排水管束尤其适用于方井底部的排水方法中。具体地，在本实施例中，毛细水带采用软质塑料片并且在软质塑料片上均匀间隔设置毛细管，毛细管设有纵向剖开的槽。这种结构形式的毛细水带，在极大程度上提高了排水效率，特别适用于方井底部的排水方法中。优选地，在本实施例中，将毛细排水带卷成直径300mm的排水管束3，毛细排水带是在宽20cm、厚度2mm的软质薄塑料片上每隔1.5mm开设1mm直径的毛细管，每根毛细管再纵向剖开0.3mm宽度的槽沟，毛细排水带分别设置在方井四个拐角及底部导水盲沟1交汇处，埋入深度为距离导水盲沟底部100mm。

根据上述实施例，可见，本发明涉及的用于方井底部排水的方法，能够降低传统圬工结构方井在含水率高的地层施工的难度和能够长效避免后期封闭水体对方井的破坏以及地层水内渗导致井口装置水淹的风险。具有结构简单、施工方便、成本低、实用性强的特点。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。