高地下水位、卵石地質(zhì)自流井施工

李興德

【摘 要】結(jié)合實踐經(jīng)驗，詳細講解在高地下水位、卵石地質(zhì)進行自流井施工的具體技術(shù)要求和注意事項，介紹PE材料在鉆井工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】自流井；PE井管；卵石地質(zhì)；Artesian well

當前打井技術(shù)在我國已經(jīng)非常成熟，但是有關(guān)卵石地區(qū)自流井施工的介紹并不是很多，文章將介紹在高地下水位、卵石地層進行自流井施工的方法、技術(shù)要求及注意事項。

自流井的施工大致分為施工準備，鉆孔，安裝聚乙烯（PE）井管，回填反濾料，密封，空壓機洗井幾個步驟。

1. 施工前準備包括了解施工現(xiàn)場地下電纜、管道以及地面高壓電線分布情況，場地平整，現(xiàn)場確定井位，開挖泥漿池以及制備泥漿，為保證在鉆孔過程中地下水不涌出地面，一般要求泥漿的比重介于1.2～1.3。應(yīng)當選用塑性指數(shù)大于25，小于0.005mm 的顆粒含量大于50%的粘土制漿，對于地質(zhì)不好的井需用斑脫土（膨潤土）造漿，以提高泥漿性能指標，防止坍孔。泥漿池容積為鉆孔體積的3-5倍，深度一般2米左右。

2. 在卵石地區(qū)鉆孔一般采用正循環(huán)鉆機，鉆頭采用帶合金頭的牙輪鉆頭，這既能保證鉆進的速度，也能避免出現(xiàn)井壁坍孔；鉆孔作業(yè)需分班連續(xù)進行，要經(jīng)常對鉆孔泥漿進行試驗，不符合要求時隨時改正；經(jīng)常注意土層變化，在土層變化處均應(yīng)拾取渣樣，判明土層，并記入記錄表中，在整個鉆孔過程中，派專人做好詳細記錄；需要派1～2人檢查和補充泥漿，控制孔內(nèi)水頭。如果泥漿量變化較大應(yīng)立即停止施工，查找原因，泥漿回復(fù)循環(huán)后才能繼續(xù)鉆進。由于承壓水的深度不同，鉆孔的深度也不同，自流井的鉆孔深度一般介于50米～200米。

3.鉆孔完成之后，現(xiàn)場技術(shù)人員需要根據(jù)鉆孔記錄繪制地質(zhì)剖面圖，根據(jù)透水層的位置確定濾管的安裝位置。根據(jù)調(diào)查，PE材料由于其強度高、耐高溫、抗腐蝕、無毒、耐磨不會生銹等特點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于給排水制造領(lǐng)域，是替代普通鐵給水管的理想管材果。推薦使用PE井管。考慮自流井的效果和成本，通常會選擇直徑160毫米的PE管作為自流井的井管，根據(jù)力學計算，為滿足承載力要求，PE井管的壁厚要求達到11.8毫米；與傳統(tǒng)的鋼管相比，PE管容易打孔，濾管用PE管打孔機制作，孔隙率一般介于15%-20%之間。為保證鉆井的深度，在下井管之前需要用鉆機自帶的循環(huán)泵進行清渣，將淤積到鉆孔底部的石粉清洗出來。由于鉆井液的比重較大，為減少浮力，在清孔完成之后需要往井管內(nèi)循環(huán)注入部分濃度較低的泥漿。PE管不同于鋼管，要控制下管的下放速度，避免因人為失誤損壞PE管；PE管用熱熔焊機連接，焊接溫度一般介于250～300℃。井管安裝完畢后建議下放較細鉆桿以保證PE井管的垂直度和對中度。

4. 井管安裝完畢之后要及時在濾管周圍填充反濾料，填料過晚井壁可能會塌孔，直接導(dǎo)致自流井報廢；濾料的填充高度要高于濾管的頂端4米左右；因為天然材料的級配較好、顆粒圓滑，反濾料優(yōu)先選擇河床上的沙粒料；濾料的級配因地質(zhì)不同而不同，技術(shù)要求如表1所示。

為方便反濾料的制備和質(zhì)量控制，一般選用直徑5mm～10mm的粒料作為反濾料，可以用振動篩制備不同粒徑要求的反濾料。

5. 濾料填充完畢之后即可制備水泥漿，并將水泥漿通過鉆桿均勻的填充到井孔和井管之間，密封層的長度一般10米左右。當水泥漿有一定強度（一般12小時）即可用沙粒料將非濾管段填充，對自流井周邊進行硬化處理。

6.上述工作完成之后就可以用空壓機進行洗井，要求最終的含沙率低于30ppm。經(jīng)過空壓機洗井，井管中的水因受到靜水壓力的影響會沿著井管上涌一定高度，由于原始地面低于承壓水位，承壓水會涌出地表，形成自流井。

自流井廣泛分布于盆地、沙漠地區(qū)，流量一般介于6L/S～40L/S之間，根據(jù)水中含鹽量的不同，自流井可以用于灌溉，也可以用于牲畜飲水，對提高農(nóng)作物產(chǎn)量，改善周邊小氣候有重要意義，同時它對降低盆地地區(qū)地下水位也有非常好的效果。