第四紀(jì)地層管井快速洗井增水的實施要領(lǐng)

楊祥民，肖龍會，范 騰

（肥城市農(nóng)田水利建設(shè)服務(wù)站，山東 肥城271600）

第四紀(jì)地層未膠結(jié)完整、呈松散狀態(tài)、沉積類型多樣化。沉積物的年代分布、巖性厚度對地下水的形成和運(yùn)動有著直接影響。第四紀(jì)松散地層也可認(rèn)為是沒有膠結(jié)完整的松散巖石，它與沉積巖在巖性上又有著較大區(qū)別，第四紀(jì)含水層巖性主要為：粉砂層、砂層、礫石層，黏土因不透水一般為各含水層的隔水層。

1 快速洗井原理

第四紀(jì)管井洗井工藝一般采用的步驟大致分為：調(diào)漿、破壁、下管、做抽水試驗。傳統(tǒng)的洗井方式即費時又費力，工作效率低。破壁不徹底直接影響單井出水量，破壁嚴(yán)重又害怕出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象有時導(dǎo)致井孔報廢。一般都是為了保住井孔質(zhì)量盡快下管，下管結(jié)束后再做抽水試驗，往往單井出水量都達(dá)不到預(yù)期的效果。

洗井前加入適量的六偏磷酸鈉和鹽酸，利用六偏磷酸鈉的分解、絡(luò)合、離子交換吸附、對泥漿的穩(wěn)定及疏導(dǎo)等作用，使黏土顆粒發(fā)生物化反應(yīng)，形成高度分離、懸浮狀態(tài)的膠體溶液。六偏磷酸鈉絡(luò)合泥漿中的鈣鎂離子，促使井壁周圍的泥皮慢慢分離松軟膨脹，拆散泥漿中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鹽酸可以助溶和升溫，最終導(dǎo)致泥皮脫落，砂巖裂隙突顯疏通水源，從而達(dá)到洗井的目的。

2 快速洗井工藝主要控制要點

1）垂直度。第四紀(jì)地層鉆進(jìn)進(jìn)尺較快，鉆機(jī)鉆進(jìn)時要始終保持井孔的垂直度，注意觀察立柱、游動滑車、井口三者是否在一條直線上，做到“三點一線”。井口與井底的垂直關(guān)系到下井壁管的順暢和延長水井的使用壽命。

2）泥漿。鉆井的深度決定泥漿池大小，一般每百米的機(jī)井需要開挖大約60 m3的泥漿池，起初鉆進(jìn)放水要少量投入，根據(jù)泥漿的比重和粘稠度加水，泥漿比重均在1.1～1.3，黏稠度保持在20～24 s 為宜。如選用火堿或膨潤土拌制泥漿，必須根據(jù)施工工藝及穿越土層進(jìn)行配合比設(shè)計，無論對于成孔質(zhì)量還是最終單井出水率，泥漿質(zhì)量都是重要因素。泥漿質(zhì)量差對井壁形成不了保護(hù)，井壁易有掉塊或坍塌出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。如果中途發(fā)生特殊情況需要停工，必須借助泥漿的比重用泥漿填充整個井孔，經(jīng)常觀察井孔里面泥漿的消耗量，及時補(bǔ)充。

3）取樣。鉆井過程中地層的變化要及時記錄。根據(jù)泥漿上涌的情況和提鉆鉆頭帶取的粘土記錄地質(zhì)變化情況。遇到含沙量較厚或較硬的地段要特別記錄，在下井壁管密封時要對該地段建議用橋式濾水管，保證單井的出水率。

4）下管前的準(zhǔn)備工作。根據(jù)班報表的記錄計算出濾水管的具體位置。下管前橋式濾水管要做一個包裝處理，在橋式濾水管處包裹濾水材料第一層用100 目篩網(wǎng)，第二層用棕皮包裹，用這兩層的目的是為了更好地過濾裂隙水。最外部用3段竹皮均勻分開，然后用10#～12#鐵絲均勻分段固定好。每10 m 做三個“W”型扶正器，下管時用鐵絲綁扎好。這樣做的目的是為了更好地保護(hù)濾水管外面的篩網(wǎng)和棕皮，以免井下裸露的巖石劃破包裝。螺旋管上端用長15 cmφ20～φ22 鋼筋對稱分四個方位用焊機(jī)焊接固定，便于用控制下管。下井壁管時管材與管材之間用電焊機(jī)焊接，速度要快。

5）換漿、調(diào)和泥漿混合比，投放六偏磷酸鈉。鉆進(jìn)結(jié)束后，在機(jī)井內(nèi)下一套略小于井孔的鉆具，轉(zhuǎn)動磨盤使整個井孔內(nèi)的泥漿運(yùn)動起來，然后用泥漿泵向機(jī)井內(nèi)注水，使機(jī)井內(nèi)的泥漿逐漸稀釋向泥漿池流出，開始換漿。換漿結(jié)束后，提出鉆具，向機(jī)井內(nèi)加入六偏磷酸鈉和少量鹽酸，鹽酸可以提高溶解速度起到助溶和升溫的作用。六偏磷酸鈉和黏土顆粒發(fā)生反應(yīng)的時間大約在8～10 h，利用這個時間差盡快組織下井壁管（鋼制或混凝土），這樣既保住了井孔的質(zhì)量又加快了井壁內(nèi)泥皮的反應(yīng)速度，為洗井創(chuàng)造了條件。

六偏磷酸鈉的用量公式：

式中：W 為六偏磷酸鈉的用量，kg;d 為洗井段范圍內(nèi)鉆孔直徑，m；P 為洗凈段設(shè)計的六偏磷酸鈉的濃度，一般為5～10%；H 為洗凈段長度，m。鹽酸用量一般為六偏磷酸鈉的20%。

6）填充料的使用：井壁管下管結(jié)束后回填填充料也很關(guān)鍵，根據(jù)采樣的信息進(jìn)一步分析井下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。填充料一般使用天然優(yōu)質(zhì)石英砂。含粗砂建議用1～2 mm 與2～4 mm 混合使用；如果水井內(nèi)含細(xì)沙、粉細(xì)砂則建議使用0.5～1.5 mm大小的混合使用效果較好。填充料必須用清水洗凈后才可使用填充。進(jìn)行填充濾料要緩慢進(jìn)行，防止井壁管外部出現(xiàn)局部空隙。根據(jù)設(shè)計要求接觸松散層部位也可以使用黏土球或紅土填充。

7）洗井：填充料回填結(jié)束后，就可以立即洗井。洗井設(shè)備和材料：200QJ-32-196-30 kW 型井用潛水電泵1 臺套。

洗井一般根據(jù)出水水質(zhì)情況分為3 個階段。以山西省孝義市某化工廠機(jī)井為例，鉆井深度301.26 m。具體抽水時段如表1 所示。

表1 抽水試驗報表

水質(zhì)概述：開始為黃色、雜質(zhì)多、隨時間延長水質(zhì)變清，停泵時水質(zhì)為豆青色，水量充沛。水質(zhì)變清，雜質(zhì)少，停泵時水質(zhì)已經(jīng)清澈無異味、水量充沛。無雜質(zhì)、無異味、清澈，水量充沛。

3 結(jié) 語

通過抽水試驗證明：洗井前添加了六偏磷酸鈉和少量鹽酸的管井，縮短了洗井時間，提高了工作效率。六偏磷酸鈉和鹽酸注入井孔后與井壁周圍的黏土顆粒發(fā)生反應(yīng)，加快了井壁周圍黏土顆粒的分解，使井壁的黏土泥皮膨脹脫落，疏通了巖層裂隙的水源；鹽酸又與裸露巖石中的碳酸鈣和碳酸鎂發(fā)生反應(yīng)加深了水源的補(bǔ)集，兩者的結(jié)合為管井內(nèi)增加出水量提供了條件，達(dá)到了預(yù)期的目的。