一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式

IPC分类号 : E21D1/12,E21D7/00

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CN201811268212.2

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专利摘要

本发明提供一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，包括：控制冻结系统，所述控制冻结系统位于井筒外围，沿井筒周向分布，用于控制不同深度地层的区别冻结，为井筒修复施工过程中提供稳定的施工环境；泄压系统，所述泄压系统位于所述井筒与所述控制冻结系统之间，所述泄压系统沿所述井筒周向分布，用于释放冻结时产生的早期冻胀力，以减小所述井筒的井壁受冻胀影响；测温系统，所述测温系统位于所述井筒与所述控制冻结系统之间以及所述控制冻结系统内部，用于对地层的冻结温度场进行监控。本发明可以实现对不同层位深度地层的控制冻结，既能够达到较好的封水效果又可以避免施工过程中对既有完好的井壁产生较大的冻胀压力。

权利要求

1.一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述布置方式包括：

控制冻结系统，所述控制冻结系统位于井筒外围，沿井筒周向分布，所述控制冻结系统用于控制不同深度地层的区别冻结，为井筒修复施工过程中提供稳定的施工环境，防止冻结对既有井筒产生损坏；

所述控制冻结系统包括多个控制冻结器和多个全深冻结器，所述控制冻结器沿井筒周向均匀排布，所述控制冻结器设在内排冻结孔内；

所述全深冻结器设置在所述控制冻结器的外围，所述全深冻结器沿井筒周向均匀排布，所述全深冻结器设在外排冻结孔内；

所述控制冻结器包括上层冻结外管、底层冻结外管、第一进液管、第一回液管和第一隔板，所述上层冻结外管和所述底层冻结外管固定连接并形成密封环境，所述第一隔板位于所述上层冻结外管的下部；

所述第一进液管贯通所述第一隔板，进入所述控制冻结器内部，所述第一进液管的上端口位于所述上层冻结外管的上方，用于通入冷媒介质，所述第一进液管的下端口位于所述底层冻结外管的底部；

所述第一回液管贯通所述第一隔板，进入所述上层冻结外管内部，所述第一回液管的上端口位于所述上层冻结外管的上方，用于排出冷媒介质到地表，所述第一回液管的下端口位于所述第一隔板下方，用于收集从所述第一进液管排出的冷媒介质；

所述上层冻结外管的直径大于所述底层冻结外管的直径；

泄压系统，所述泄压系统位于所述井筒与所述控制冻结系统之间，所述泄压系统沿所述井筒周向分布，所述泄压系统用于释放冻结时产生的早期冻胀力，以减小所述井筒的井壁受冻胀影响；所述泄压系统包括多个水文孔和设置在所述水文孔中的水文管，所述水文孔设置在所述井筒与所述控制冻结系统之间，所述水文孔沿所述井筒外围周向均匀排布；

所述水文管包括外层导管、花管、内导水管和第二隔板，所述花管设于所述水文管的下部，所述花管的表面具有多个透水孔，所述内导水管从地面上方延伸至所述花管的一定深度，所述第二隔板位于地层的隔水层和含水层的分界面，所述第二隔板与所述内导水管的下端面连接，将地层中含水层和隔水层中的冻胀水分别从所述水文管的内导水管和外层导管处导出地层；

测温系统，所述测温系统位于所述井筒与所述控制冻结系统之间以及所述控制冻结系统内部，所述测温系统用于对地层的冻结温度场进行监控。

2.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述内排冻结孔与所述井壁的距离范围是1.4～1.8m，相邻两个所述内排冻结孔的孔间距范围是1.2～1.4m；

所述外排冻结孔与冻结壁外峰面的距离范围是1～1.5m，相邻两个所述外排冻结孔的孔间距范围是1.2～1.5m。

3.如权利要求2所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述内排冻结孔与所述井壁的距离是1.6m，相邻两个所述内排冻结孔的孔间距是1.2m；所述外排冻结孔与所述冻结壁外峰面的距离是1.2m，相邻两个所述外排冻结孔的孔间距是1.4m。

4.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述第一进液管和所述第一回液管的直径均为60～80mm。

5.如权利要求4所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述第一进液管和所述第一回液管的直径均为70mm。

6.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述全深冻结器包括全深冻结管、第二进液管和第二回液管，所述第二进液管进入到所述全深冻结管底部，所述第二进液管的上端口位于所述全深冻结管的上方，用于通入冷媒介质；所述第二回液管位于所述全深冻结管的上方侧壁，并连通所述全深冻结管，用于将所述全深冻结管内的冷媒介质排出。

7.如权利要求6所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述第二进液管和所述第二回液管的直径均为60～80mm。

8.如权利要求7所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述第二进液管和所述第二回液管的直径均为70mm。

9.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述内排冻结孔的深度为穿过所述井壁底部的壁座支撑圈10m以上；所述外排冻结孔的深度为穿过地层稳定基岩5m以上。

10.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述水文孔和所述水文管分别适配设置有四个。

11.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述透水孔均匀分布在所述花管表面上，所述透水孔的孔径为1～2cm。

12.如权利要求1所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，所述测温系统包括多个测温孔和测温孔内的测温管，所述测温孔设在所述井筒与所述控制冻结系统之间、所述控制冻结系统内部和所述控制冻结系统外围。

13.如权利要求12所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，其特征在于，设置在所述井筒与所述控制冻结系统之间、所述控制冻结系统内部和所述控制冻结系统外围的测温孔的深度不同。

说明书

技术领域

本发明属于人工地层冻结法施工领域，具体涉及一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式。

背景技术

1987年以来，我国黄淮和东北地区已有200多个立井井筒相继发生破损，严重威胁矿井生产安全，造成重大经济损失，对破损井筒的修复技术已经成为矿山建设领域的一个新的发展方向。

井筒破损处的涌水问题一直是井筒修复面临的一大难题，而人工地层冻结法通过冻结管中的低温冷媒与被冻土体之间不断的热量交换，形成一道具有一定强度、且具有良好封水性能的冻结壁，可为井壁的修复施工提供一个稳定的施工环境，为了防止冻结法施工过程中对既有井筒产生较大的冻胀压力，需要根据井壁的破损情况进行控制冻结。

现有技术中，对井壁破损处的修复采用的冻结法通常是全深冻结，这种冻结法对地层进行冻结时不仅对井筒下部破损突水处的地层产生冻结，还会同样对井筒上部完好的井壁同样产生较大的冻胀压力，这样就使得上部完好的井壁受到冻胀力造成损坏，这种全深冻结法不能对井筒的上部和下部采取区别控制冻结。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式。本发明可以基于井筒的破损情况实现对不同层位深度地层的控制冻结，既能够达到较好的封水效果又可以避免施工过程中对既有完好的井壁产生较大的冻胀压力。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，所述布置方式包括：

泄压系统，所述泄压系统位于所述井筒与所述控制冻结系统之间，所述泄压系统沿所述井筒周向分布，所述泄压系统用于释放冻结时产生的早期冻胀力，以减小所述井筒的井壁受冻胀影响；

测温系统，所述测温系统位于所述井筒与所述控制冻结系统之间以及所述控制冻结系统内部，所述测温系统用于对地层的冻结温度场进行监控。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述控制冻结系统包括多个控制冻结器和多个全深冻结器，所述控制冻结器沿井筒周向均匀排布，所述控制冻结器设在内排冻结孔内；

所述全深冻结器设置在所述控制冻结器的外围，所述全深冻结器沿井筒周向均匀排布，所述全深冻结器设在外排冻结孔内。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述内排冻结孔与所述井壁的距离范围是1.4～1.8m，相邻两个所述内排冻结孔的孔间距范围是1.2～1.4m；

所述外排冻结孔与冻结壁外峰面的距离范围是1～1.5m，相邻两个所述外排冻结孔的孔间距范围是1.2～1.5m；

优选地，所述内排冻结孔与所述井壁的距离是1.6m，相邻两个所述内排冻结孔的孔间距是1.2m；所述外排冻结孔与所述冻结壁外峰面的距离是1.2m，相邻两个所述外排冻结孔的孔间距是1.4m。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述控制冻结器包括上层冻结外管、底层冻结外管、第一进液管、第一回液管和第一隔板，所述上层冻结外管和所述底层冻结外管固定连接并形成密封环境，所述第一隔板位于所述上层冻结外管的下部；

所述第一回液管贯通所述第一隔板，进入所述上层冻结外管内部，所述第一回液管的上端口位于所述上层冻结外管的上方，用于排出冷媒介质到地表，所述第一回液管的下端口位于所述第一隔板下方，用于收集从所述第一进液管排出的冷媒介质。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述上层冻结外管的直径大于所述底层冻结外管的直径；

优选地，所述第一进液管和所述第一回液管的直径均为60～80mm；

再优选地，所述第一进液管和所述第一回液管的直径均为70mm。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述全深冻结器包括全深冻结管、第二进液管和第二回液管，所述第二进液管进入到所述全深冻结管底部，所述第二进液管的上端口位于所述全深冻结管的上方，用于通入冷媒介质；所述第二回液管位于所述全深冻结管的上方侧壁，并连通所述全深冻结管，用于将所述全深冻结管内的冷媒介质排出。

优选地，所述第二进液管和所述第二回液管的直径均为60～80mm；

再优选地，所述第二进液管和所述第二回液管的直径均为70mm。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述内排冻结孔的深度为穿过所述井壁底部的壁座支撑圈10m以上；所述外排冻结孔的深度为穿过地层稳定基岩5m以上。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述泄压系统包括多个水文孔和设置在所述水文孔中的水文管，所述水文孔设置在所述井筒与所述控制冻结系统之间，所述水文孔沿所述井筒外围周向均匀排布；

优选地，所述水文孔和所述水文管分别适配设置有四个。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述水文管包括外层导管、花管、内导水管和第二隔板，所述花管设于所述水文管的下部，所述花管的表面具有多个透水孔，所述内导水管从地面上方延伸至所述花管的一定深度，所述第二隔板位于地层的隔水层和含水层的分界面，所述第二隔板与所述内导水管的下端面连接，将地层中含水层和隔水层中的冻胀水分别从所述水文管的内导水管和外层导管处导出地层；

优选地，所述透水孔均匀分布在所述花管表面上，所述透水孔的孔径为1～2cm。

在如上所述的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式，优选，所述测温系统包括多个测温孔和测温孔内的测温管，所述测温孔设在所述井筒与所述控制冻结系统之间、所述控制冻结系统内部和所述控制冻结系统外围；

优选地，设置在所述井筒与所述控制冻结系统之间、所述控制冻结系统内部和所述控制冻结系统外围的测温孔的深度不同。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下优异效果：

本发明采用控制冻结系统、泄压系统和测温系统的三重监控系统，实现对破损井筒修复过程中的分层控制冻结，采用本发明的冻结器布置方式之后，上部控制冻结的地层温度较下部冻结地层的温度高5℃左右，因此说明采取冻结器布置方式可以实现对上部地层的冻胀力的有效控制，从而达到保护上部完好井壁免受冻胀破坏的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例的冻结管在地层中的布置方式剖面图；

图2为本发明实施例的冻结管布置方式平面图；

图3为本发明实施例的控制冻结器结构示意图；

图4本发明实施例的全深冻结器结构示意图；

图5本发明实施例的水文管的正视图；

图6本发明实施例的水文管的剖面图；

图7本发明实施例的内排测温孔测温数据。

图中：1、控制冻结器；11、底层冻结外管；12、第一隔板；13、上层冻结外管；14、第一进液管；15、第一回液管；2、全深冻结器；21、全深冻结管；22、第二进液管；23、第二回液管；3、水文管；31、花管；32、外层导管；33、内导水管；34、第二隔板；4、井筒；41、井筒破损突水处；5、地层；51、隔水层；52、含水层；53、基岩段；6、测温孔；611、内排测温孔；612、内排测温孔；613、内排测温孔；614、内排测温孔；621、中排测温孔；622、中排测温孔；631、外排测温孔；7、冻结壁外峰面。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图6所示，根据本发明的实施例，提供了一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式。

在采用本发明的冻结器布置方式之前，首先应该对井筒破损突水处41成分以及水位观测孔的水位进行分析，确定井筒破损突水处41的大致层位；为减小上部完好强度较低的钢筋混凝土井壁遭受冻胀力影响，并确保下部破损井壁安全修复，控制冻结层位以上内排冻结孔采取隔温措施，即不进行冻结，只冻结控制层位以下地层5；为隔绝所有地层5与出水点存在水力联系，外排冻结孔采取全深冻结。本发明为使冻结壁快速交圈，迅速达到设计厚度，增强抵抗地层5扰动后性能弱化所带来其它风险的能力，采用双排冻结孔布置方式。

本发明的应用在破损井筒4修复过程中的冻结器布置方式包括：

控制冻结系统，控制冻结系统位于井筒4外围，沿井筒4周向分布，控制冻结系统用于控制不同深度的层位地层5区别冻结，为井筒4修复施工过程中提供稳定的施工环境，防止冻结对既有井筒4产生损坏；控制冻结系统包括多个控制冻结器1和多个全深冻结器2，控制冻结器1沿井筒4周向均匀排布，控制冻结器1设在内排冻结孔内；全深冻结器2排布在控制冻结器1的外围，全深冻结器2沿井筒4周向均匀排布，全深冻结器2设在外排冻结孔内。

在本发明的具体实施例中，在施工过程中，内排冻结孔应比外排冻结孔早交圈，即其孔间距应比外排冻结孔小，控制内排冻结孔间距在1.2～1.4m，(比如1.2m、1.25m、1.3m、1.35m)，优选1.2m；外排冻结孔孔间距控制在1.2～1.5m(比如1.2m、1.25m、1.3m、1.35m、1.4m、1.45m、1.5m)，优选为1.4m，外排孔2内偏值不大于0.6m；为减小冻胀力对井壁的影响，内侧冻结壁厚度应尽可能小，但冻土达到井壁外缘位置的时间应在相邻冻结孔交圈之后，因此内排冻结孔到井壁的距离范围应控制在1.4～1.8m(比如1.4m、1.45m、1.5m、1.55m、1.6m、1.65m、1.7m、1.75m、1.8m)，优选1.6m；钻孔内偏值控制在0.6m以内。外排孔2至冻结壁外峰面7的距离控制在1～1.5m(比如1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m)之间，优选为1.2m。

内排冻结孔和外排冻结孔深度确定时，应该根据井筒4所处的地质环境，充分考虑冻结壁安全封水性能，冻结壁应具有一定的强度和厚度，因此冻结深度应穿过基岩风化带进入稳定不透水基岩段53。

在本发明的具体实施例中，内排冻结孔深度应以穿过钻井法井壁底部的壁座支撑圈10m以上为原则，本实施例中，井壁底部的壁座支撑圈的埋深为644.8m，因此确定内排冻结孔冻结深度为660m；外排冻结孔深度除考虑以上因素外，还应穿过底部含水层52进入不含水稳定基岩段53大于5m为原则，本实施例中，井筒4底部的不含水稳定基岩段53的埋深为667m，因此确定外排冻结孔的冻结深度为673m。

内排冻结孔和外排冻结孔施工过程中的质量控制：冻结孔偏斜采用靶域控制，表土段靶域半径不大于800mm，基岩段53靶域半径不大于1000mm。外排冻结孔径向偏值不大于600mm；内排冻结孔内偏值不大于600mm，且外偏不大于200mm。

内排冻结孔和外排冻结孔施工过程中的最大孔间距控制：外排冻结孔在冲积层小于2.8m，在基岩段53小于3.2m；内排冻结孔在冲积层小于2.7m，在基岩段53小于3.1m。冻结孔深度不得小于设计深度，但不得大于设计深度1000mm。

控制冻结器1包括上层冻结外管13、底层冻结外管11、第一进液管14、第一回液管15和第一隔板12，上层冻结外管13和底层冻结外管11固定连接，本发明的具体实施例中，上层冻结外管13和底层冻结外管11通过焊接方式连接成为一个整体，连接形成密封环境，第一隔板12位于上层冻结外管13的下部；

第一进液管14贯通第一隔板12，进入控制冻结器1内部，第一进液管14的上端口位于上层冻结外管13的上方，用于通入冷媒介质，第一进液管14的下端口位于底层冻结外管11的底部，第一进液管14从上端口进入的冷媒介质，沿着第一进液管14管身一直传播到控制冻结管底部，低温冷媒通过管壁与地层5进行热量交换；

第一回液管15贯通第一隔板12，进入上层冻结外管13内部，第一回液管15的上端口位于上层冻结外管13的上方，用于排出冷媒介质到地层5表面，第一回液管15的下端口位于第一隔板12下方，用于收集从第一进液管14排出的冷媒介质。

上层冻结外管13的直径大于底层冻结外管11的直径，第一进液管14和第一回液管15的直径为60～80mm(比如62mm、64mm、66mm、68mm、70mm、72mm、74mm、76mm、78mm)，优选地，第一进液管14和第一回液管15的直径为70mm，从而保证所述上层冻结外管13与所述第一回液管15保持一定的距离，防止冷量向地层5扩散，由于第一隔板12位于上层冻结外管13的下部，从第一进液管14进入控制冻结器1的低温冷媒只是传播到底层冻结管内，通过第一隔板12下方的第一回液管15的下端口排走，低温冷媒没有进入到上层冻结管内，上部的冷量没有与地层5进行热交换。

内排的控制冻结器1能够对地层5进行控制冻结的原理是：低温冷媒通过第一进液管14进入冻结控制器内部，逐渐充满底层冻结管，低温冷媒通过底层冻结管的管壁将冷量传递到地层5中，实现对周边地层5的冻结。在第一隔板12的阻挡作用下，低温冷媒只能通过第一回液管15流回地面冻结站，在该过程中，低温冷媒无法与控制冻结器1的管壁接触，因此无法对上层的地层5进行冻结，上部地层5的冻胀得到很好的控制。

在本发明的具体实施例中，底层冻结外管11可以采用金属管，优选低碳钢无缝钢管，低温冷媒通过管壁与地层5进行热量交换，上层冻结外管13的材料优选低碳钢无缝钢管。

第一进液管14以及第一回液管15用来输送低温冷媒，为了防止冷量流失，优选保温效果较好并且低温下具有较高柔韧性的聚乙烯塑料软管，第一进液管14以及第一回液管15的直径为60～80mm(比如62mm、64mm、66mm、68mm、70mm、72mm、74mm、76mm、78mm)，优选70mm。

第一隔板12用来保证低温冷媒通过第一回液管15流回地面冻结站，因此第一隔板12选用保温效果较好的聚氯乙烯制成，第一隔板12与上层控制冻结外管、第一进液管14、第一回液管15的接触面通过环氧树脂进行粘结，确保密封效果良好。

全深冻结器2包括全深冻结管21、第二进液管22和第二回液管23，第二进液管22进入到全深冻结管21底部，第二进液管22的上端口位于全深冻结管21的上方，即位于地层5表面，用于通入冷媒介质；第二回液管23位于全深冻结管21的上方侧壁，并连通全深冻结管21，用于将全深冻结管21内的冷媒介质排出。

在本发明的具体实施例中，外排的全深冻结管21可以采用三种尺寸的无缝钢管，为了提高制冷效率，优选的无缝钢管；第二进液管22以及第二回液管23用来输送低温冷媒，为了防止冷量流失，优选保温效果较好并且低温下具有较高柔韧性的聚乙烯塑料软管，第二进液管22和第二回液管23的直径为60～80mm(比如62mm、64mm、66mm、68mm、70mm、72mm、74mm、76mm、78mm)；优选地，第二进液管22和第二回液管23的直径为70mm。

泄压系统，泄压系统位于井筒4与控制冻结系统之间，泄压系统沿井筒4周向分布，泄压系统用于释放冻结时产生的早期冻胀力，以减小井筒4的井壁受冻胀影响；泄压系统包括多个水文孔和设置在水文孔中的水文管3，水文孔设置在井筒4与控制冻结系统之间，优选地，水文孔布置在内排冻结孔与井壁之间，水文孔沿井筒4外围周向均匀排布。

在本发明的具体实施例中，水文孔有四个，相应的水文管3也有四个，水文孔位于井壁与内排冻结孔的中间位置，沿井筒4周向均匀排布。

水文管3包括外层导管32、花管31、内导水管33和第二隔板34，花管31设于水文管3的下部，外层导管32和花管31为一体成型，花管31的表面具有多个透水孔，内导水管33从地面上方延伸至花管31的一定深度，第二隔板34位于地层5的隔水层51和含水层52的分界面，第二隔板34与内导水管33的下端面连接，将地层5中含水层52和隔水层51中的冻胀水分别从水文管3的内导水管33和外层导管32处导出地层5。

水文管3能够释放冻胀力的原理为：土层中的冻胀水通过花管31进入水文管3内部，随着水文管3周围土体冻结程度的逐渐加深，进入水文管3的冻胀水的体积逐渐增大，周围土体产生的冻结导致水文管3被压缩变形，水体被沿着导管挤压至地面，实现释放冻胀水以及冻胀压力的目的。由于地层5中既包含隔水层51也包含含水层52，并且各个土层的冻结速度不同，为了防止冻结速度较快的地层5的冻胀水进入到冻结速度较慢的地层5中，在水文孔内部对应的含水层52与隔水层51的分界面设置第二隔板34，第二隔板34以下部分的冻胀水通过内导水管33导出地层5，第二隔板34以上部分的冻胀水通过外层导管32导出地层5。

在本发明的具体实施例中，水文管3可以选用金属管制作而成，优选无缝钢管，花管31在制作过程中是通过在无缝钢管表面钻透水孔而得到，透水孔均匀分布在花管31表面上，透水孔的孔径控制为1～2cm。本实施例中，水文孔可以报导的层位为102～121m与131～386m，其中“报”是指报道冻结壁的交圈时间，当水文孔涌水的时候，即说明该位置的冻结壁已经交圈；“导”是指通过水文孔导出冻结过程中产生的冻胀水以及释放冻结压力。

测温系统，测温系统位于井筒4与控制冻结系统之间和控制冻结系统内部，测温系统用于对地层5的冻结温度场的发展规律进行监控；测温系统包括多个测温孔6和测温孔内的测温管，测温孔6设在井筒4与控制冻结系统之间、控制冻结系统内部和控制冻结系统外围；

优选地，设置在井筒4与控制冻结系统之间、控制冻结系统内部和控制冻结系统外围的测温孔6的深度不同。

在本发明的具体实施例中，设置了7个测温孔6，包括三类，内排测温孔、中排测温孔和外排测温孔631；测温孔6的深度与冻结孔的深度是对应的，测温孔6的深度应当大于或等于冻结孔的深度，这样才能够保证测温数据全面，为了节约成本，一般测温孔6的深度与被测冻结孔的深度相等即可。具体为井壁与内排冻结孔之间四个方向各布置1个深度为660m测温孔611、612、613、614，即为内排测温孔，四个测温孔之间的夹角为90度，此外四个测温孔和水文孔交叉等距间隔排布；外排冻结孔与内排冻结孔之间设置2个测温孔621、622，即为中排测温孔，深度为673m，优选的，外排冻结孔与内排冻结孔之间的测温孔与内排冻结孔与井壁间设置的测温孔不在一条直径上，这样可以避免由于在较小的区域多次钻孔而引起塌孔的问题；外排冻结孔以外、冻结壁的设置厚度位置处布置1个深度为673m测温孔，即为外排测温孔631，整个地层5冻结区域均分布有测温孔6，这样可以合理的测量不同位置处的温度规律。

在本发明的具体实施例中，测温管可以选用100～150mm的金属管制成，优选无缝钢管，测温孔6内沿着深度方向每隔10m设置一个温度测点。

在本发明的具体实施例中，采用国产的CW－500多路数字温度采集仪监测冻结温度，该仪器主要性能：测量最大点数720个，分辨率0.1℃，最大测深1000m。该监测系统自动化程度高、性能稳定。从冻土积极冻结开始时即进行温度监测，直到井筒4冻结段施工完毕。在积极冻结过程中，8h监测一次，在维持冻结过程，每1～2天监测一次。

在对本发明的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式进行施工时，按照如下步骤进行：

1、首先对井筒突水成分以及水位观测孔的水位进行分析，确定井筒破损突水处的大致层位和深度；

2、根据内排冻结孔和外排冻结孔距离井壁的位置在井筒外围周向进行钻孔，并将内排冻结孔内放置控制冻结器，外排冻结孔内放置全深冻结器；

3、在井筒和内排冻结孔之间进行钻取水文孔，并将水文管放置于水文孔中；

4、在井筒和内排冻结孔之间钻取四个测温孔，内排冻结孔和外排冻结孔之间钻取两个测温孔，冻结壁外峰面钻取一个测温孔，并在所有的测温孔内均放置测温元件，根据设置的温度测点进行地层不同深度的温度测量。

采用本发明的应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式进行控制施工冻结过程，控制冻结效果如图7所示，为位于井筒与内排冻结孔的测温数据，即内排测温孔的温度变化情况，通过对该温度变化数据进行分析，显示出采用本发明的冻结器布置方式之后，上部控制冻结的地层温度较下部冻结地层的温度高5℃左右，由此说明本发明的冻结器的布置方式可以实现对上部地层的冻胀力的有效控制，从而达到保护上部完好井壁免受冻胀破坏的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种应用在破损井筒修复过程中的冻结器布置方式专利购买费用说明