水井抽水帶砂原因的分析

曹文忠 張桂芳 宮如剛

(東北煤田地質(zhì)局一O三勘探隊 遼寧遼陽 111000)

水井抽水帶砂原因的分析

曹文忠 張桂芳 宮如剛

(東北煤田地質(zhì)局一O三勘探隊 遼寧遼陽 111000)

簡要分析了水井抽水帶砂的原因,提出了解決防案。

水井 抽水帶砂 填礫 濾水器 出水量

水井抽水帶砂主要發(fā)生在第四紀(jì)、新第三紀(jì)地層,而且長期不凈,嚴(yán)重影響水井的成井質(zhì)量,甚至造成水井報廢,現(xiàn)就其原因分析如下。

1 鉆井施工

鉆井施工必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程,按照鉆井與成井質(zhì)量要求來制定施工工藝,且不可盲目施工,草率行事。

(1)井深在100m以內(nèi)最大井斜不得超過1°,井深100～200m的井段不得超過1.5°。

(2)嚴(yán)格按照水井施工規(guī)范要求采取地層實樣,含水層的巖樣應(yīng)在現(xiàn)場進(jìn)行篩分,并對設(shè)計的礫料,濾水器等進(jìn)行嚴(yán)格核對檢查。

(3)下管前一定要進(jìn)行劃眼,并將井內(nèi)泥漿調(diào)稀,泥漿密度一般不超過1.1g/cm3,含砂量不得超過5%。成井井管應(yīng)安裝在井孔中心,30～50m要加裝一個扶正器,保持套管環(huán)狀間隙的均勻性,井管與井深的誤差不得超過2%。

(4)下管后24小時內(nèi)填完礫料,做好止水工作,防止泥漿中的巖屑顆粒沉淀,造成井管偏離軸心,形成礫料厚薄不均,影響成井質(zhì)量,出現(xiàn)抽水帶砂現(xiàn)象的發(fā)生。

2 濾水器的選擇

不同地區(qū)和不同的水文地質(zhì)條件適合不同材質(zhì)和不同結(jié)構(gòu)形式的濾水器,供水井所選用的濾水器是取得最大出水量,最小含砂量,延長水井使用壽命的重要環(huán)節(jié)。不但要求濾水器有較大的孔隙率,還要盡量減小地下水涌入管內(nèi)的阻力,盡量增大水井的涌水量,同時還要有足夠的強(qiáng)度以保證套管順利下入井內(nèi)。在腐蝕性含水層中使用的濾水器,必須具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能,合理地選擇濾水器,才能保證水井成井的要求和降低建造水井的成本。在實際工作中,往往由于對濾水器選擇不當(dāng),造成水井涌砂現(xiàn)象,濾水孔被堵或淤塞井管,使出水量減少甚至失去出水能力。

對于不同的地層及水文地質(zhì)條件,應(yīng)選用不同的濾水器,其選用原則如下:

含水層 適用濾水器的類型卵石、礫石層 纏絲、橋式、填礫粗砂、礫砂層 纏絲、包網(wǎng)、橋式、填礫沖積層粗砂層 纏絲、包網(wǎng)、橋式、填礫中砂層 填礫細(xì)砂層 填礫粉砂層 填礫、雙層填礫粉砂含泥層 填礫、雙層填礫溶洞裂隙發(fā)育但不破碎的基巖 不安裝濾水器基巖比較破碎但不含泥砂的基巖 安裝圓孔或條孔式濾水器骨架溶洞內(nèi)含泥砂的基巖 填礫

3 礫料的選擇及填礫高度的確定

3.1 礫料的選擇

利用人工填礫,在濾水器與井壁之間形成一個人工的過濾層,是增大出水量、防止涌砂的重要措施。正確地選擇礫料粒徑的大小,是決定填礫層的濾水性能的基本條件,礫料粒徑大,滲透性能好,但擋砂性能差,相反擋砂性能好,滲透性能差。填礫規(guī)格將直接影響到水井的出水量、含砂量及水井的使用壽命。

礫料與含水層顆粒間的合理級配,是成井質(zhì)量的一個重要保證,其級配關(guān)系是:礫料粒徑為含水層中(篩分顆粒50%以上的顆粒直徑)粒徑的5～8倍。

3.2 填礫高度的確定

在實際工作中,鉆井井徑與施工工藝、施工周期長短關(guān)系很大,在計算填礫量時,所取超徑系數(shù)應(yīng)根據(jù)地層和生產(chǎn)實際情況確定,一般取1.2～1.5。

在抽水洗井過程中,礫料下沉密實時(一般下沉1/5～1/10),有的井露出了濾水器,造成長抽不清,大量涌砂。填礫高度超出濾水器多少為宜,與礫料質(zhì)量好壞有很大關(guān)系(好的沉實程度小,壞的沉實程度大),為了避免這一問題的出現(xiàn),填礫高度必須超出濾水器15m以上,并在管外實測填礫高度,不足應(yīng)補(bǔ)填等。從而可避免填礫不足所造成的抽水帶砂現(xiàn)象。

4 出水量的控制

水井在工作中,受到一個允許進(jìn)水速度的限制,水井在允許進(jìn)水速度范圍內(nèi)工作,僅有少量細(xì)小的顆粒被沖出來,使礫料外圍含水層中有部分細(xì)小顆粒被水流帶出而形成透水性大的“天然過濾層”。當(dāng)進(jìn)水速度超過了允許進(jìn)水速度,使含水層中較大顆粒被水沖掉,實際上就是破壞了天然過濾層,使含水層失去穩(wěn)定,導(dǎo)致抽水帶砂。

允許進(jìn)水速度,在中、粗砂含水層為 20～50mm/s,在粉細(xì)砂含水層中允許進(jìn)水速度為10～20mm/s以下,在井的使用過程中,要以水井的出水量為依據(jù)下入合適的水泵與之匹配,才能使水井正常工作。要想取得較大的單位時間出水量,又不超過允許的進(jìn)水速度,就必須有較大的進(jìn)水面積。通過增大濾水管直徑和填礫厚度,增加濾水器長度,都可增大濾水面積,獲得較大的出水量。

2010年6月30日)