砂礫含水層成井工藝的反沖淘沙法

（安徽煤田地質第三勘探隊，安徽 宿州 234000）

1 引言

砂礫含水層中鑿井，其成井工藝通常視為簡單，一般采用常規(guī)成井工藝程序，即鉆探穿過所設計的砂礫含水層，按所揭露的砂礫層深度部位，相應地在井管中配置過濾管。其濾管仍采用纏絲， 外包扎尼龍濾網(wǎng)。下入井內后，沖洗鉆探泥漿，然后再管外投填濾砂。投砂完畢后在管內用活塞提拉，以清除泥砂，或采用空壓機抽水洗井，達到水清，該井成井工藝即告結束。此乃當前施工部門普遍采用的成井工藝，即所謂傳統(tǒng)工藝。筆者在長期實踐中，深感此種成井工藝，受傳統(tǒng)觀念束縛，缺乏對含水砂礫層結構的具體分析，施工工藝的針對性對策欠妥。大多數(shù)成井，井阻大，產(chǎn)水效率低，經(jīng)恢復水位曲線測試、多屬不完善井。筆者在施工中，改變傳統(tǒng)工藝，提出反沖淘砂法工藝，取得極為理想的效果。多年來在各種深度，各類砂礫層含水層使用，既簡便工藝，成井產(chǎn)水效果亦極佳。所有成井，經(jīng)恢復水位曲線測試，均為超完善井，顯示該工藝在砂礫層含水層成井工藝上是正確的之舉。此文對此簡要概述，以其同仁共同探討進一步完善，并作推廣。

2 對傳統(tǒng)工藝造成砂礫含水層成井產(chǎn)水量偏低之剖析

砂礫含水層由于成因不同，結構繁瑣，通常系指含水層由各種大小礫徑的礫石組成。包含有不同程度的細、中、粗砂粒及殘積泥屑，分選程度隨沉相不同而異。尤其是山麓洪積相或殘坡積相形成的砂礫含水層分選性差，多為各類礫石與泥砂的混積層。砂礫層成井工藝與單純砂層成井工藝不同，前者的著重點是要保持砂礫含水層的最佳透水性，提高成井的產(chǎn)水效果。后者則是在防止跑砂的前提下，相應的增加成井的產(chǎn)水率。因而砂礫層成井工藝理念與傳統(tǒng)的砂礫層成井工藝截然不同。當前在砂礫層成井工藝中多數(shù)施工單位仍采用傳統(tǒng)的工藝方法，是造成成井水阻大，產(chǎn)水效率低的主要原因。絕大多數(shù)砂礫含水層具有較強的導水性，值得深思是傳統(tǒng)工藝所用人為過濾系統(tǒng)的透水性勢必小于砂礫層本身滲透性。加之在洗井過程中，井中水位強降，井壁內外形成負壓。尤其是用活塞提拉洗井時、所形成的負壓最大。洗井過程中鉆探殘余泥屑及含水層中泥砂、隨著洗井形成的負壓吸附作用與填料砂粒在濾網(wǎng)外卡阻緊密粘結、形成粘結泥砂阻塞層，包圍濾管外層、阻礙含水層的透水性、極大地增加井阻，嚴重地降低成井的產(chǎn)水效率。筆者受邀曾在安徽省五河縣處理一故障水井、該井深約70米、底部有砂礫含水層20余米、為山麓洪積相層、分選程度極差、為各種大小礫石與含泥屑砂粒組成。按常規(guī)工藝成井，井管直徑為320 m∕m，含水砂礫層部位全部配置纏絲濾管，濾管總長24米，外包濾網(wǎng)，投填中粗砂濾料。先用活塞提拉、再用空壓機抽水洗井。井中靜水位深3.50米、動水位深達36.00米、出水量僅為32噸／時。單位涌水量q為0.274公升/秒米。經(jīng)恢復水位曲線測試、井完善系數(shù)（s/i）為17.4屬極不完善井。且與其水文地質條件明顯不符，表明井過水系統(tǒng)嚴重堵塞。經(jīng)返工、拔出井管、見過濾管外普遍被泥砂緊密包住、粘結層厚約 20～40m∕m ，卡阻濾網(wǎng)及纏絲孔隙、在地面用高壓水都難以清除。足見其影響出水效率之大。此種實例甚多，為傳統(tǒng)成井工藝的共性。該井被迫重新返工。

3 反沖淘砂法成井工藝。

根據(jù)砂礫層的組成結構、其成井工藝的主要特點是直接使用裸體濾管（沖壓橋隙式或打眼式）。濾管不纏絲，不包扎尼龍濾網(wǎng)、管外亦不投填濾料、濾管不按含水砂礫層層段相應配置、只在砂礫層的主要部位，一般多在其底部或下部層位配置1～2節(jié)濾管、總長4～8米。濾管上端聯(lián)接處裝置一管內鐵環(huán)、環(huán)徑小于管內徑約20毫米。用作沖洗淘砂加壓專設配件。鉆探鑿井完成之后、將井管裸濾管下入井內、隨即用清水沖洗凈管內泥漿。再用沖洗加壓塞沖洗。該加壓塞用鋼板與橡膠板專門制作，聯(lián)接于占具上、下入管內、壓于管內預設的鐵環(huán)上。用作壓力沖洗濾管外泥漿砂礫層段內細小泥砂，沖洗物從管外返出。

反沖淘砂法成井工藝的主要理念是通過人工高壓清水沖洗井。用空壓機抽水將砂礫層中細小泥砂沖淘排出，反復沖洗抽水排砂直至水清達標為止。如此進行、砂礫層中的細小泥砂從濾管孔隙排出、較粗砂礫石則在濾管周圍形成天然過濾層相應地增大了成井的透水性。避免了人工過濾系統(tǒng)的阻塞。改變了現(xiàn)今施工單位在砂礫層成井工藝上仍使用纏絲濾管、包扎尼龍濾網(wǎng)、投填濾砂的傳統(tǒng)方法。簡化了成井工藝，提高了成井產(chǎn)水效率、成為砂礫層成井工藝正確對策之舉。前述安徽省五河縣某廠水源井、返工后改用反沖淘砂法成井工藝、新井距原井位6米、鉆探井徑350 m∕m、鑿井深72.00米、井管徑320 m∕m，配置打眼裸濾管兩節(jié)，總長8米，位于60.00～68.00米處、經(jīng)空壓機直接在井管吹洗及高壓清水沖洗淘砂、從井中反復多次淘洗、共淘出中粗砂及小礫石達4.6立方之多、后用空壓機正式抽水洗井水清達標。井出水效果與之前廢井明顯不同、正式抽水結果：S＝7.4米、Q＝22.3公升∕秒、q＝3.00公升∕秒米、經(jīng)恢復水位 S～lgt曲線測試：（s/i）井完善系數(shù)為 3.7。屬超完善井，水井產(chǎn)水量可達80～120噸∕小時以上。另一實例、筆者在安徽省盧江縣湯池鎮(zhèn)某療養(yǎng)院施工一水源井、該處地層為山麓洪積相砂礫層，厚約30余米、底部以礫石為主、夾雜不同砂礫。厚約10米、中上部則為殘坡積物以泥砂混積而成。主要含水層為下部的砂礫層。采用反沖淘砂法成井工藝。鑿井直徑300 m/m。井管徑為250 m/m.底部配置一節(jié)裸濾管，長4.00米為鋼板捲焊沖壓橋式縫隙濾管。置于22～26米井深處。成井時采用高壓清水沖洗再用空壓機直接從管內吹洗。反復多次、從井中淘洗出中粗砂粒及泥砂屑達 3.5立方。抽水結果：S＝8.47米 、Q＝17.54公升∕秒、q＝2.07公升∕秒米. 經(jīng)恢復水位S～lgt曲線測試：井完善系數(shù)（s/i）為4.2. 表明井極完善、單井產(chǎn)水量在60噸∕小時以上。多年來筆者采用反沖淘砂法成井工藝施工、均獲得較好的成效。

4 結束語

砂礫層含水層成井采用反沖淘砂法、是對砂礫層含水層結構特征進行具體分析而采取的針對性的舉措，打破了傳統(tǒng)成井的理念。具有鮮明的獨特性。其一是直接使用裸濾管，廢除濾管纏絲，包扎尼龍濾網(wǎng)、管外投填濾料砂的傳統(tǒng)程序。其二、減少濾管配置、裸濾管配置一般為一至兩節(jié)、總長4～8米、置于砂礫含水層的主要部位、多數(shù)放置在底下部。便于集中淘砂。其三、成井過程中砂礫層經(jīng)高壓清水沖洗、空壓機管內直接吹洗、含水層的砂粒、泥屑從裸濾管的孔隙排出、濾管外圍含水層則由礫石、小礫及較粗砂粒組成天然過濾層、增大了含水層的滲透性、從而較好達到成井的目標。綜上所述、該成井工藝打破了傳統(tǒng)砂礫層含水層成井工藝的理念。改變了方法、簡化了程序、經(jīng)多年、多地區(qū)不同地質條件的砂礫層施工、均取得極佳的效果、筆者認為是一成功，且成熟的成井工藝、值得進一步推廣應用。