句容赤山湖地?zé)峋删に嚪椒?/h1>
2013-12-04 11:15:04陳進寶蘇金寶楊春光
鉆探工程 2013年8期
陳進寶，蘇金寶，陳 娟，楊春光，曹 勇
(1.江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院，江蘇 南京210008;2.河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京210098;3.句容市赤山湖管理委員會，江蘇 句容212433)
1 概述
隨著經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，能源供需矛盾日益突出，地?zé)豳Y源的開發(fā)利用是解決當(dāng)前能源供需矛盾的有效途經(jīng)之一，地下熱能的開發(fā)利用已經(jīng)成為常規(guī)能源不可抵御的商業(yè)性競爭對象。地下熱水集熱能、水和礦產(chǎn)于一體，用途廣泛。開發(fā)地下熱水既可利用其水資源進行醫(yī)療洗浴、特種養(yǎng)殖，又可利用其熱能進行取暖、發(fā)電等。
句容赤山湖工作區(qū)地段，地貌類型屬于崗地—崗間洼地，西北部分布孤山(赤山)。項目組于此前后3次進行了CSAMT法施工，在對CSAMT成果資料初步分析的基礎(chǔ)上，篩選出較好的低阻異常后，再次進場完成了微動測深的外業(yè)工作。隨后進行了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的整理、處理、資料解釋并最終定井。句容出露發(fā)育廣泛白堊系紅色細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖，淺埋于松散層之下，水文地質(zhì)條件極差，地下水貧乏，鉆井多數(shù)為干孔。結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)條件，通過施工工藝［1，2］的改進，特別是洗井工藝，改變了傳統(tǒng)認(rèn)識，項目組確定了地?zé)岢删目赡苄?，并以此進一步改進工藝確保了句容地?zé)峋某晒Τ鏊?。此井的成功對華東貧水區(qū)找水、碎屑井洗井工藝等具有巨大的借鑒意義。
2 地層巖性與含水特征
第四系松散層厚度一般10～20 m，松散巖類孔隙水貧乏，區(qū)域資料表明，單井涌水量＜10 m3/d。基巖以白堊系赤山組(K2c)細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖為主，分布廣泛，淺埋于松散層之下，靠近赤山有出露，被人工采砂揭露。其次為玄武巖，赤山山體中上部出露。句容(黃梅橋)盆地赤山組(K2c)厚度＞695 m，赤山主峰高229.4 m。高程100 m以下，植被較多，基巖露頭較少。100 m以上盤山公路所劈均是玄武巖。赤山出露的玄武巖柱狀裂隙與構(gòu)造裂隙發(fā)育。玄武巖呈灰黑色，氣孔狀結(jié)構(gòu)明顯，柱狀裂隙發(fā)育，風(fēng)化較強烈。向陽坡遠(yuǎn)看赤山，下部為赤色砂巖，上部為玄武巖，分界線大約100～110 m。火山碎屑巖、灰?guī)r、砂巖、砂礫巖、泥巖等巖性硬脆，構(gòu)造裂隙相對發(fā)育較好。在構(gòu)造帶，地下水導(dǎo)通以及富集程度高。大王山組(K1d)與龍王山組(K1l)埋藏較深，達1500～1600余米，為本次工作的目標(biāo)儲層之一，而更深部的三疊系以老的灰?guī)r地層(T+Pz)則為本區(qū)更好的目標(biāo)儲層。從區(qū)域上火山碎屑巖構(gòu)造裂隙發(fā)育有利地段的成井抽水資料來看，涌水量可以達到100～300 m3/d。
3 成井工藝
隨著科技發(fā)展，水井鉆探技術(shù)得到廣泛提高［3，4］，本井所下管均為外接箍J55石油套管，熱儲含水層所選用的濾水管根據(jù)實際地層加工而成，所打小孔孔徑為16 mm、孔心縱距50 mm、橫距為50.80 mm、孔隙率達10%。
本井采用兩級結(jié)構(gòu)(表1)，兩次下管成井的施工工藝。鉆井深度達到590.05 m時，首先將273.05 mm×8.89 mm泵室管590.05 m，采用提吊浮板法，下入井內(nèi)預(yù)定位置。選用42.5優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥，按水灰比0.5∶1的比例配成23 m3灰漿對泵室段進行了永久性封閉固井工作，凝固48 h后做了固井止水實驗，檢測結(jié)果為合格。二開到2475.99 m下入177.8 mm×8.05 mm技術(shù)管及濾水管，采用提吊浮板法，將1911.40 m套管依次下入井內(nèi)預(yù)定深度(見圖1)。
表1 成井結(jié)構(gòu)及井管規(guī)格
為保護當(dāng)?shù)仫嬘盟畬硬皇芷溧徑廴?，同時保證熱儲層熱水不被上部涼水所影響，對177.8 mm×8.05 mm井管從地表至883.35 m進行了水泥灰漿永久封閉止水。固井止水所用水泥分別為23和4.2 t，水泥灰漿采用水灰比為0.5∶1的比例配制，配制的灰漿密度為1.85 g/cm3。固井48 h后，采用“注水法”檢測了固井質(zhì)量。將套管內(nèi)注滿清水，觀測水位變化，連接觀測2 h后，最終2 h水位下降為25 mm(根據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探孔簡易水文地質(zhì)觀測規(guī)程》規(guī)定2 h內(nèi)水位下降不大于40 mm視為合格)，該井固井質(zhì)量優(yōu)良，止水效果良好。
圖1 井身結(jié)構(gòu)示意圖
4 洗井工藝
4.1 常規(guī)洗井
首先采用清水替洗，把孔內(nèi)的泥漿用清水替出，直至水清砂凈為止。然后采用高揚程(揚程為450 m)潛水泵進行抽洗，高揚程抽洗可以讓井內(nèi)水產(chǎn)生震蕩水流，可以盡可能的讓附著在孔壁的泥皮脫落，并隨著水流排出孔外。隨后用焦磷酸鈉第一次泡洗，把500 kg的焦磷酸鈉稀釋成3%液體注入孔內(nèi)，使孔內(nèi)濾水管位置全部被焦磷酸鈉浸泡，這樣使附著在孔壁上的泥皮完全脫落，含水通道暢通。進行拉活塞洗井，拉活塞的位置是泵室段、800及1700 m位置，這樣讓下部孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使含水通道盡可能的暢通。
第一次酸化洗井。采用稀鹽酸洗井，注入6 m3稀鹽酸(稀釋后的用量，其中所采購的稀鹽酸的濃度為36%，所注入孔內(nèi)的稀鹽酸的濃度為12%)，注入位置為井深1780 m及以上位置。注入鹽酸后隨后注入清水防止產(chǎn)生的氯化鈣堵塞裂隙，注入的清水量約200 m3，使稀鹽酸滲透的更遠(yuǎn)。采用壓風(fēng)機洗井，風(fēng)管下入的位置為820 m，工作時間24 h時，然后采用拉活塞洗井(酸化洗井→壓風(fēng)機洗井→拉活塞)。
2012年5月23日第二次注入10 m3(12 t)稀鹽酸，使所有下入的濾水管位置得到充分的酸化，促使含水層更加暢通。注入稀鹽酸浸泡約2 h，然后用清水替出，直至pH值≈7，隨后采用高壓洗井，針對800～1800 m所下入濾水管位置逐層進行清洗。
為了使含水通道更加暢通又進行下步洗井工作:5月28日第二次注入2%焦磷酸鈉和0.7%十二烷基苯酸鈉水溶液，其中焦磷酸鈉的用量為500 kg，十二烷基苯酸鈉的用量為150 kg。浸泡時間為48 h。然后用清水替換洗井。進行試抽水，這樣使孔內(nèi)的含水通道更加暢通。為了增加含水通道的暢通面積，在做完試抽水后進行壓裂。首先密封井口，然后注入清水并觀察壓力的變化，逐步增加壓力從而使含水通道暢通。
常規(guī)洗井后進行抽水，實際產(chǎn)量在每天2～3 m3，遠(yuǎn)低于預(yù)期?？紤]到儲水層較深，淺水泵達不到出水標(biāo)準(zhǔn)，因而將深水泵下入井中1500 m深度。初始抽水出水量較大可達16 m3/h，但出水不穩(wěn)，連續(xù)抽水33 h，出水量降至12 m3/h，此時跳閘(水位離泵口小于200 m)，重新起動后出水量降為6 m3/h。
4.2 反向加壓脈動排砂法
常規(guī)洗井出水量并不理想，這使得這一地區(qū)有無地?zé)崴俪蔂幷摗Ｒ环N觀點認(rèn)為這一地區(qū)儲水量很少，連續(xù)33 h抽水將水抽干;第二種觀點認(rèn)為這一地區(qū)有水，但補給水速率要慢于水泵抽水率。實際上，在成井過程中，1690 m深度曾出現(xiàn)大量的泥漿漏漿現(xiàn)象，這說明深部存在大的水通道，出水量少很可能是因為地?zé)崴ǖ辣欢隆?/p>
經(jīng)過仔細(xì)研究，造成常規(guī)洗井出水量小的原因是連續(xù)抽水使水位下降很多，地層壓力與井筒壓差增大，使流速加大，帶起了通道內(nèi)泥砂，泥砂在熱水通道的“瓶頸”處堵塞，造成水量變小，因而可通過向井內(nèi)加壓法來打通“瓶頸”處堵塞實現(xiàn)水流增大。
6月28日第三次注入2%焦磷酸鈉和0.7%十二烷基苯酸鈉水溶液，其中焦磷酸鈉的用量為500 kg，十二烷基苯酸鈉的用量為150 kg。隨后注入清水并觀測壓力變化，在壓力在2.5 MPa穩(wěn)定1 h，然后釋放壓力，第二天再將壓力增大至4.5 MPa，再釋放壓力，觀測水位變化，然后進行再次抽水。這次抽水同樣以2～3 m3/h失敗告終。分析失敗的原因是因為井壁孔可能被打通，但快速的釋放壓力很可能造成砂子不能分選排出而又集中堵塞了通道。
要想有穩(wěn)定的大水量，必須把通道內(nèi)的泥砂徹底排清。于是我們提出“脈動排砂法”，即先加壓0.5 MPa后釋放，第二次增加0.5～1.0 MPa再釋放，以此類推直至加壓至4.5 MPa再釋放，此后每次減少0.5 MPa加壓，即從4.5 MPa降至4.0 MPa，以此類推一周期，如此反復(fù)操作。這個流程使通道遠(yuǎn)處泥砂向井筒運移，此時泥砂富集井筒附近，為了使其排出井外，我們又梯次增壓到8 MPa并釋放時出現(xiàn)大量的泥砂黑水，如此循環(huán)20多次，再抽水水量明顯增加，但不穩(wěn)定，于是又進行新一輪脈動梯次排砂，釋放時采用三管齊放，通道內(nèi)水流更急，排砂能力更強。前輪壓力到8 MPa開始排砂，本輪到3 MPa時就開始排砂。最高壓力加至7 MPa保持壓力，壓力突降6 MPa，釋放后排出大量泥砂，說明大的通道已打開，我們再次加壓，持續(xù)加壓20多小時壓力始終保持在6 MPa不變，說明通道很暢通，并通向很遠(yuǎn)的地方。
5 抽水實驗
表2 抽水實驗所測水位降深與出水量
存在于自然界的含水層，都依據(jù)自身的天然水力坡度所形成的流向和逕流量由補給區(qū)向排泄區(qū)運動。但從井抽水開始到井抽水后水位未恢復(fù)原狀的影響范圍內(nèi)，使一部分逕流量無法再向下游滲流，讓抽水井把它提前排出了。在抽水的開始階段，井抽出的水由兩部分組成，一部分來自含水層的靜貯量，一部分來自含水層的逕流量。隨著抽水時間增長，抽水井降落漏斗影響范圍逐漸擴大，它所截取含水層的逕流量逐漸增多，直至它所截取含水層的逕流量等于抽水井的出水量后，抽水井不再從含水層的靜貯量中取水，降落漏斗影響范圍不再擴大，新的動平衡形成［5］。本井抽水試驗于9月11～20日，先后進行了大、中、小三個落程的抽水試驗工作，用于取得含水層抽水試驗數(shù)據(jù)。采用穩(wěn)定流定流量抽水的方法，通過改變潛水泵抽水的水量不同具有不同的動水位和降深原理進行。抽水試驗過程中使用三角堰測流量，三角堰讀數(shù)精確至小數(shù)點后兩位;氮氣槍水位儀測量水位埋深，讀數(shù)精確至“cm”;攝氏溫度計測量水溫、氣溫，讀數(shù)精確至“0.5℃”，并進行了靜止及恢復(fù)水位的觀測。抽水試驗成果見表2。
理論值計算:根據(jù)圖2抽水試驗Q、q曲線來判斷當(dāng)動水位埋深為1387.42 m時即水位降深為584.00 m，該井的理論涌水量最大，最大值20.69 m3/h。
圖2 抽水實驗靜水曲線
按承壓完整井考慮，依據(jù)理論推算該井最大涌水量(20.69 m3/h)成果，該地?zé)峋臐B透系數(shù)K、影響半徑R可分別由哈贊經(jīng)驗公式求得:
式中:R——影響半徑，m;K——滲透系數(shù)，m/d;r——鉆孔半徑，取值0.108 m;M——含水層厚度，根據(jù)測井資料取值505.95 m;s——水位降深，取值332.65 m;Q——流量，取值382.56 m3/d。
經(jīng)計算，抽水降深為584.00 m時，K'=0.02，影響半徑R為1487.65 m，熱儲滲透系數(shù)為K=0.0000344 m/d。
其影響半徑為1487.65 m，按此計算，以該井為中心，在2975.30 m范圍內(nèi)不宜再布置新井。
6 結(jié)論
地下熱水資源是一種潔靜的、無污染、綠色新型能源，為一朝投入，長期受益的環(huán)保型礦產(chǎn)資源。對自然環(huán)境特別是對句容市及周圍環(huán)境的改善和保護具有明顯的現(xiàn)實意義。
綜合本井的施工過程、抽水試驗結(jié)果以及水質(zhì)化驗結(jié)果，對本井做一個概括的總結(jié):
(1)該井于鉆至2475.99 m完井，隨后進行了測井工作，對該井的成井質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)綜合評價為優(yōu)質(zhì);
(2)洗井工藝改變傳統(tǒng)思維進行反向加壓脈動排砂方式，成功排砂;
(3)放棄上部含水層，選用下部含水層，成井后靜止水位為803.42 m，當(dāng)機械抽水降深332.64 m時的出水量為15.94 m3/h，井口水溫55℃;
(4)泵室段590.05 m處井斜0.52°，2470 m處井斜4.39°;
(5)固井止水效果良好，抽水試驗符合規(guī)程規(guī)范規(guī)定，質(zhì)量優(yōu)良，理論推算該井最大涌水量為20.69 m3/h;
(6)成井工藝合理，水溫、水量等技術(shù)指標(biāo)均滿足并高于設(shè)計及合同指標(biāo)要求，為一口優(yōu)質(zhì)地?zé)崽讲山Y(jié)合井。
［1］劉希圣.鉆井工藝原理［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1988.
［2］蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.
［3］李世忠.鉆探工藝學(xué)(上)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1992.
［4］許劉萬，王艷麗，左新明.我國水井鉆探裝備的發(fā)展及應(yīng)用［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(4):1－7.
［5］蘭太權(quán)，趙安仁，劉秋朝.單位涌水量與滲透系數(shù)關(guān)系的探討試驗和應(yīng)用［J］.地下水，2004，26(1):6－10.
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句容赤山湖工作區(qū)地段，地貌類型屬于崗地—崗間洼地，西北部分布孤山(赤山)。項目組于此前后3次進行了CSAMT法施工，在對CSAMT成果資料初步分析的基礎(chǔ)上，篩選出較好的低阻異常后，再次進場完成了微動測深的外業(yè)工作。隨后進行了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的整理、處理、資料解釋并最終定井。句容出露發(fā)育廣泛白堊系紅色細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖，淺埋于松散層之下，水文地質(zhì)條件極差，地下水貧乏，鉆井多數(shù)為干孔。結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)條件，通過施工工藝［1，2］的改進，特別是洗井工藝，改變了傳統(tǒng)認(rèn)識，項目組確定了地?zé)岢删目赡苄?，并以此進一步改進工藝確保了句容地?zé)峋某晒Τ鏊?。此井的成功對華東貧水區(qū)找水、碎屑井洗井工藝等具有巨大的借鑒意義。
2 地層巖性與含水特征
第四系松散層厚度一般10～20 m，松散巖類孔隙水貧乏，區(qū)域資料表明，單井涌水量＜10 m3/d。基巖以白堊系赤山組(K2c)細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖為主，分布廣泛，淺埋于松散層之下，靠近赤山有出露，被人工采砂揭露。其次為玄武巖，赤山山體中上部出露。句容(黃梅橋)盆地赤山組(K2c)厚度＞695 m，赤山主峰高229.4 m。高程100 m以下，植被較多，基巖露頭較少。100 m以上盤山公路所劈均是玄武巖。赤山出露的玄武巖柱狀裂隙與構(gòu)造裂隙發(fā)育。玄武巖呈灰黑色，氣孔狀結(jié)構(gòu)明顯，柱狀裂隙發(fā)育，風(fēng)化較強烈。向陽坡遠(yuǎn)看赤山，下部為赤色砂巖，上部為玄武巖，分界線大約100～110 m。火山碎屑巖、灰?guī)r、砂巖、砂礫巖、泥巖等巖性硬脆，構(gòu)造裂隙相對發(fā)育較好。在構(gòu)造帶，地下水導(dǎo)通以及富集程度高。大王山組(K1d)與龍王山組(K1l)埋藏較深，達1500～1600余米，為本次工作的目標(biāo)儲層之一，而更深部的三疊系以老的灰?guī)r地層(T+Pz)則為本區(qū)更好的目標(biāo)儲層。從區(qū)域上火山碎屑巖構(gòu)造裂隙發(fā)育有利地段的成井抽水資料來看，涌水量可以達到100～300 m3/d。
3 成井工藝
隨著科技發(fā)展，水井鉆探技術(shù)得到廣泛提高［3，4］，本井所下管均為外接箍J55石油套管，熱儲含水層所選用的濾水管根據(jù)實際地層加工而成，所打小孔孔徑為16 mm、孔心縱距50 mm、橫距為50.80 mm、孔隙率達10%。
本井采用兩級結(jié)構(gòu)(表1)，兩次下管成井的施工工藝。鉆井深度達到590.05 m時，首先將273.05 mm×8.89 mm泵室管590.05 m，采用提吊浮板法，下入井內(nèi)預(yù)定位置。選用42.5優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥，按水灰比0.5∶1的比例配成23 m3灰漿對泵室段進行了永久性封閉固井工作，凝固48 h后做了固井止水實驗，檢測結(jié)果為合格。二開到2475.99 m下入177.8 mm×8.05 mm技術(shù)管及濾水管，采用提吊浮板法，將1911.40 m套管依次下入井內(nèi)預(yù)定深度(見圖1)。
表1 成井結(jié)構(gòu)及井管規(guī)格
為保護當(dāng)?shù)仫嬘盟畬硬皇芷溧徑廴?，同時保證熱儲層熱水不被上部涼水所影響，對177.8 mm×8.05 mm井管從地表至883.35 m進行了水泥灰漿永久封閉止水。固井止水所用水泥分別為23和4.2 t，水泥灰漿采用水灰比為0.5∶1的比例配制，配制的灰漿密度為1.85 g/cm3。固井48 h后，采用“注水法”檢測了固井質(zhì)量。將套管內(nèi)注滿清水，觀測水位變化，連接觀測2 h后，最終2 h水位下降為25 mm(根據(jù)《煤炭資源地質(zhì)勘探孔簡易水文地質(zhì)觀測規(guī)程》規(guī)定2 h內(nèi)水位下降不大于40 mm視為合格)，該井固井質(zhì)量優(yōu)良，止水效果良好。
圖1 井身結(jié)構(gòu)示意圖
4 洗井工藝
4.1 常規(guī)洗井
首先采用清水替洗，把孔內(nèi)的泥漿用清水替出，直至水清砂凈為止。然后采用高揚程(揚程為450 m)潛水泵進行抽洗，高揚程抽洗可以讓井內(nèi)水產(chǎn)生震蕩水流，可以盡可能的讓附著在孔壁的泥皮脫落，并隨著水流排出孔外。隨后用焦磷酸鈉第一次泡洗，把500 kg的焦磷酸鈉稀釋成3%液體注入孔內(nèi)，使孔內(nèi)濾水管位置全部被焦磷酸鈉浸泡，這樣使附著在孔壁上的泥皮完全脫落，含水通道暢通。進行拉活塞洗井，拉活塞的位置是泵室段、800及1700 m位置，這樣讓下部孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使含水通道盡可能的暢通。
第一次酸化洗井。采用稀鹽酸洗井，注入6 m3稀鹽酸(稀釋后的用量，其中所采購的稀鹽酸的濃度為36%，所注入孔內(nèi)的稀鹽酸的濃度為12%)，注入位置為井深1780 m及以上位置。注入鹽酸后隨后注入清水防止產(chǎn)生的氯化鈣堵塞裂隙，注入的清水量約200 m3，使稀鹽酸滲透的更遠(yuǎn)。采用壓風(fēng)機洗井，風(fēng)管下入的位置為820 m，工作時間24 h時，然后采用拉活塞洗井(酸化洗井→壓風(fēng)機洗井→拉活塞)。
2012年5月23日第二次注入10 m3(12 t)稀鹽酸，使所有下入的濾水管位置得到充分的酸化，促使含水層更加暢通。注入稀鹽酸浸泡約2 h，然后用清水替出，直至pH值≈7，隨后采用高壓洗井，針對800～1800 m所下入濾水管位置逐層進行清洗。
為了使含水通道更加暢通又進行下步洗井工作:5月28日第二次注入2%焦磷酸鈉和0.7%十二烷基苯酸鈉水溶液，其中焦磷酸鈉的用量為500 kg，十二烷基苯酸鈉的用量為150 kg。浸泡時間為48 h。然后用清水替換洗井。進行試抽水，這樣使孔內(nèi)的含水通道更加暢通。為了增加含水通道的暢通面積，在做完試抽水后進行壓裂。首先密封井口，然后注入清水并觀察壓力的變化，逐步增加壓力從而使含水通道暢通。
常規(guī)洗井后進行抽水，實際產(chǎn)量在每天2～3 m3，遠(yuǎn)低于預(yù)期?？紤]到儲水層較深，淺水泵達不到出水標(biāo)準(zhǔn)，因而將深水泵下入井中1500 m深度。初始抽水出水量較大可達16 m3/h，但出水不穩(wěn)，連續(xù)抽水33 h，出水量降至12 m3/h，此時跳閘(水位離泵口小于200 m)，重新起動后出水量降為6 m3/h。
4.2 反向加壓脈動排砂法
常規(guī)洗井出水量并不理想，這使得這一地區(qū)有無地?zé)崴俪蔂幷摗Ｒ环N觀點認(rèn)為這一地區(qū)儲水量很少，連續(xù)33 h抽水將水抽干;第二種觀點認(rèn)為這一地區(qū)有水，但補給水速率要慢于水泵抽水率。實際上，在成井過程中，1690 m深度曾出現(xiàn)大量的泥漿漏漿現(xiàn)象，這說明深部存在大的水通道，出水量少很可能是因為地?zé)崴ǖ辣欢隆?/p>
經(jīng)過仔細(xì)研究，造成常規(guī)洗井出水量小的原因是連續(xù)抽水使水位下降很多，地層壓力與井筒壓差增大，使流速加大，帶起了通道內(nèi)泥砂，泥砂在熱水通道的“瓶頸”處堵塞，造成水量變小，因而可通過向井內(nèi)加壓法來打通“瓶頸”處堵塞實現(xiàn)水流增大。
6月28日第三次注入2%焦磷酸鈉和0.7%十二烷基苯酸鈉水溶液，其中焦磷酸鈉的用量為500 kg，十二烷基苯酸鈉的用量為150 kg。隨后注入清水并觀測壓力變化，在壓力在2.5 MPa穩(wěn)定1 h，然后釋放壓力，第二天再將壓力增大至4.5 MPa，再釋放壓力，觀測水位變化，然后進行再次抽水。這次抽水同樣以2～3 m3/h失敗告終。分析失敗的原因是因為井壁孔可能被打通，但快速的釋放壓力很可能造成砂子不能分選排出而又集中堵塞了通道。
要想有穩(wěn)定的大水量，必須把通道內(nèi)的泥砂徹底排清。于是我們提出“脈動排砂法”，即先加壓0.5 MPa后釋放，第二次增加0.5～1.0 MPa再釋放，以此類推直至加壓至4.5 MPa再釋放，此后每次減少0.5 MPa加壓，即從4.5 MPa降至4.0 MPa，以此類推一周期，如此反復(fù)操作。這個流程使通道遠(yuǎn)處泥砂向井筒運移，此時泥砂富集井筒附近，為了使其排出井外，我們又梯次增壓到8 MPa并釋放時出現(xiàn)大量的泥砂黑水，如此循環(huán)20多次，再抽水水量明顯增加，但不穩(wěn)定，于是又進行新一輪脈動梯次排砂，釋放時采用三管齊放，通道內(nèi)水流更急，排砂能力更強。前輪壓力到8 MPa開始排砂，本輪到3 MPa時就開始排砂。最高壓力加至7 MPa保持壓力，壓力突降6 MPa，釋放后排出大量泥砂，說明大的通道已打開，我們再次加壓，持續(xù)加壓20多小時壓力始終保持在6 MPa不變，說明通道很暢通，并通向很遠(yuǎn)的地方。
5 抽水實驗
表2 抽水實驗所測水位降深與出水量
存在于自然界的含水層，都依據(jù)自身的天然水力坡度所形成的流向和逕流量由補給區(qū)向排泄區(qū)運動。但從井抽水開始到井抽水后水位未恢復(fù)原狀的影響范圍內(nèi)，使一部分逕流量無法再向下游滲流，讓抽水井把它提前排出了。在抽水的開始階段，井抽出的水由兩部分組成，一部分來自含水層的靜貯量，一部分來自含水層的逕流量。隨著抽水時間增長，抽水井降落漏斗影響范圍逐漸擴大，它所截取含水層的逕流量逐漸增多，直至它所截取含水層的逕流量等于抽水井的出水量后，抽水井不再從含水層的靜貯量中取水，降落漏斗影響范圍不再擴大，新的動平衡形成［5］。本井抽水試驗于9月11～20日，先后進行了大、中、小三個落程的抽水試驗工作，用于取得含水層抽水試驗數(shù)據(jù)。采用穩(wěn)定流定流量抽水的方法，通過改變潛水泵抽水的水量不同具有不同的動水位和降深原理進行。抽水試驗過程中使用三角堰測流量，三角堰讀數(shù)精確至小數(shù)點后兩位;氮氣槍水位儀測量水位埋深，讀數(shù)精確至“cm”;攝氏溫度計測量水溫、氣溫，讀數(shù)精確至“0.5℃”，并進行了靜止及恢復(fù)水位的觀測。抽水試驗成果見表2。
理論值計算:根據(jù)圖2抽水試驗Q、q曲線來判斷當(dāng)動水位埋深為1387.42 m時即水位降深為584.00 m，該井的理論涌水量最大，最大值20.69 m3/h。
圖2 抽水實驗靜水曲線
按承壓完整井考慮，依據(jù)理論推算該井最大涌水量(20.69 m3/h)成果，該地?zé)峋臐B透系數(shù)K、影響半徑R可分別由哈贊經(jīng)驗公式求得:
式中:R——影響半徑，m;K——滲透系數(shù)，m/d;r——鉆孔半徑，取值0.108 m;M——含水層厚度，根據(jù)測井資料取值505.95 m;s——水位降深，取值332.65 m;Q——流量，取值382.56 m3/d。
經(jīng)計算，抽水降深為584.00 m時，K'=0.02，影響半徑R為1487.65 m，熱儲滲透系數(shù)為K=0.0000344 m/d。
其影響半徑為1487.65 m，按此計算，以該井為中心，在2975.30 m范圍內(nèi)不宜再布置新井。
6 結(jié)論
地下熱水資源是一種潔靜的、無污染、綠色新型能源，為一朝投入，長期受益的環(huán)保型礦產(chǎn)資源。對自然環(huán)境特別是對句容市及周圍環(huán)境的改善和保護具有明顯的現(xiàn)實意義。
綜合本井的施工過程、抽水試驗結(jié)果以及水質(zhì)化驗結(jié)果，對本井做一個概括的總結(jié):
(1)該井于鉆至2475.99 m完井，隨后進行了測井工作，對該井的成井質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)綜合評價為優(yōu)質(zhì);
(2)洗井工藝改變傳統(tǒng)思維進行反向加壓脈動排砂方式，成功排砂;
(3)放棄上部含水層，選用下部含水層，成井后靜止水位為803.42 m，當(dāng)機械抽水降深332.64 m時的出水量為15.94 m3/h，井口水溫55℃;
(4)泵室段590.05 m處井斜0.52°，2470 m處井斜4.39°;
(5)固井止水效果良好，抽水試驗符合規(guī)程規(guī)范規(guī)定，質(zhì)量優(yōu)良，理論推算該井最大涌水量為20.69 m3/h;
(6)成井工藝合理，水溫、水量等技術(shù)指標(biāo)均滿足并高于設(shè)計及合同指標(biāo)要求，為一口優(yōu)質(zhì)地?zé)崽讲山Y(jié)合井。
［1］劉希圣.鉆井工藝原理［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1988.
［2］蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問題［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.
［3］李世忠.鉆探工藝學(xué)(上)［M］.北京:地質(zhì)出版社，1992.
［4］許劉萬，王艷麗，左新明.我國水井鉆探裝備的發(fā)展及應(yīng)用［J］.探礦工程(巖土鉆掘工程)，2012，39(4):1－7.
［5］蘭太權(quán)，趙安仁，劉秋朝.單位涌水量與滲透系數(shù)關(guān)系的探討試驗和應(yīng)用［J］.地下水，2004，26(1):6－10.
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