閆成 于美超 暴路敏 曾凡杰 馬忠宏
【摘要】傳統(tǒng)地下水監(jiān)測井施工的成井工藝主要分為設計成井結(jié)構(gòu)、電測井、下管、填礫、封閉止水及洗井。施工要求按照《水文地質(zhì)鉆探規(guī)程》、《管井技術(shù)規(guī)范》及《地下水監(jiān)測規(guī)范》等。
【關(guān)鍵詞】設計成井結(jié)構(gòu);電測井;下管;填礫;封閉止水;洗井
一、設計成井結(jié)構(gòu)
根據(jù)鉆進中取得的地層巖性鑒別資料及電測井結(jié)果,核定監(jiān)測井結(jié)構(gòu)設計中井壁管、過濾管、沉淀管的長度和下置位置,目標含水層采用過濾管,其它層位采用井壁管。
當?shù)叵滤O(jiān)測目標含水層為松散巖層孔隙水,濾管所處位置的含水層巖性為中粗砂、礫石、卵石時,宜采用骨架過濾器或纏絲過濾器;濾管所處位置的含水層巖性為細砂、粉細砂時,宜采用填礫過濾器。當?shù)叵滤O(jiān)測目標含水層為基巖裂隙水和巖溶水時,濾管采用骨架濾管或纏絲濾管,若巖層穩(wěn)定可不安裝過濾器。
二、電測井
為確保地層勘察數(shù)據(jù)的準確性,監(jiān)測井需開展物探測井工作,測井工作于成孔后下管前進行。監(jiān)測井每孔都做視電阻率結(jié)合自然電位的測井方法測井。根據(jù)巖性的復雜程度和鉆孔深度確定水文物探測井成果曲線的比例尺?,F(xiàn)場完成測井成果草圖并與巖芯資料對比,保證解譯成果正確。
三、下管
下管前充分做好準備工作,具體如下:
1 掃孔:鉆到預計深度后,用原孔徑鉆頭掃孔。掃孔的時間與程度應根據(jù)下管的時間、地層的穩(wěn)定性等具體條件掌握。掃孔時宜用輕鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量方法進行,遇含水層井段鉆具宜上下提動。
2 換漿:目的是徹底清除孔內(nèi)沉砂和泥皮,確保鉆孔與地下水連通性。當掃孔工作完成后,及時向井孔內(nèi)送入稀泥漿,以替換稠泥漿。送入井孔內(nèi)的泥漿應由稠變稀,循序漸進,不得突變。泥漿密度應小于1.1,出孔泥漿與入孔泥漿性能應接近一致,孔口撈取泥漿樣應達到無粉砂沉淀的要求。如果孔壁上形成的泥皮過厚,需用焊在鉆桿上的鋼絲刷適度刮刷泥皮。
3 檢查:下管前對井壁管、濾水管、礫料及所用機具設備進行質(zhì)量檢查和數(shù)量校對,不合格的產(chǎn)品不得下入井內(nèi)。
4 排管:按照鉆孔的實際地層資料和物探測井資料,調(diào)整井管安裝設計,然后進行井管次序排列、丈量及編號。
四、填礫
1 填礫方法:邊沖邊填(動水投礫)
施工要求:投粒的同時,在管內(nèi)下入鉆桿,井內(nèi)稍加密封,進行沖孔填礫,含水層較穩(wěn)固,可采取大泵量沖洗;不穩(wěn)定時采取小泵量,慢投礫方法
適用條件及優(yōu)缺點:使用泥漿作沖洗液的鉆孔,為防止由于稠泥漿沉淀使填礫達不到預定孔段,采用此法較好。礫料雜物可隨時沖出。
2 填礫方法:先沖后填法(靜水投礫)
施工要求:在填礫前進行徹底換漿,然后停泵進行填礫??梢杂^察井口返水的水頭形態(tài),判斷投礫有否堵塞。多采用龍狀或筐狀過濾器,使礫料隨過濾器一起下入井內(nèi)。
適用條件及優(yōu)缺點:方法簡單,適用于較穩(wěn)固的地層。填礫比較實心密實。
3 填礫方法:多層礫料充填法
施工要求:通過在井管外部下入多層套管,使井管充填兩層或三層不同規(guī)格的礫料。兩層套管間應有扶正器,以使填礫厚度均勻。
適用條件及優(yōu)缺點:在出水量較少的細砂層中 ,用此法可增加出水量,防止涌砂。但此法操作復雜,勞動強度大,成本高,一般很少使用。
4 填礫方法:邊抽邊填法
施工要求:將空壓機排砂管下至過濾器底部,邊抽水,邊投礫,以擴大填礫層的厚度。排砂管可固定,也可隨填礫厚度的增高隨時上提。
適用條件及優(yōu)缺點:采用“大肚皮”井結(jié)構(gòu)增加出水量時,往往采用此法。填料密實,可增加出水量。但操作較復雜,在過濾器上部一般需下入保護管。
五、封閉止水
充填濾料頂端至井口井段和充填濾料下端至井底井段的環(huán)狀間隙,必須進行封閉和止水,承壓水止水應到第一個隔水層并進行止水質(zhì)量檢查,潛水應止水不小于3m。封閉和止水的材料宜選用粒徑為20~30mm的半干狀黏土球。
六、洗井
下管后必須徹底洗井,根據(jù)各地區(qū)含水層巖性特征、監(jiān)測井結(jié)構(gòu)和井管管材的實際情況,分類別進行選取洗井設備。洗井工作必須在下管、填礫、止水后立即進行,以防止因停置時間過長,井壁泥皮硬化,造成洗井困難,影響鉆井的出水量。洗井效果應滿足,當向監(jiān)測井內(nèi)注入1m深井管容積的水量,水位恢復時間超過15min時,應繼續(xù)進行洗井,否則,可認為完成洗井工作。洗井臺班數(shù)一般不少于6個。
七、結(jié)語
(1)傳統(tǒng)地下水監(jiān)測井施工采用單孔、單含水層監(jiān)測,監(jiān)測含水層較單一,綜合成本較高。
(2)傳統(tǒng)地下水監(jiān)測井施工技術(shù)較為成熟,可靠性高。
(3)傳統(tǒng)地下水監(jiān)測井的施工、管材等均應因地制宜,根據(jù)當?shù)貧夂蛞约八牡刭|(zhì)特征等進行分別設計孔徑、孔深以及施工設備等。
參考文獻:
[1]劉廣輝,地下水環(huán)境監(jiān)測井施工技術(shù)[M],1999.
[2]張建良,地下水環(huán)境監(jiān)測井施工中的“一孔多管”成井工藝[J],2010.
[3]水環(huán)地調(diào)中心,國內(nèi)成井最深地下水連續(xù)多通道監(jiān)測井成功實施[J],2012.
[4]唐立強,趙偉玲,河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站,國內(nèi)外一孔多層監(jiān)測井建設技術(shù)方法與應用[J],2013.
作者簡介:閆成,男,1990-,本科,助理工程師,主要從事水工環(huán)及地質(zhì)災害等相關(guān)工作。