0水井成井工藝

水井成井工藝

Completing

Water

Wells內(nèi)容0.水井成井工藝1.井管2.沖孔、排渣、換漿與探孔3.下管4.填礫5.止水6.洗井7.抽水8.增產(chǎn)思考1.2.水井成井包括哪些程序？為什么要洗井？3.

有哪些增產(chǎn)措施？?水井成井工藝包括：鉆孔結(jié)束后沖孔、換漿、安裝井管、填礫、止水、洗井和試抽等工藝過程;?成井目的:有選擇地疏通和封閉含水層：a)

將含水層（目的層）的水經(jīng)過疏通而使其能夠自由地流入井內(nèi)；b)封閉或隔離非目的層，以防止地下含水層的水互相串通或污染含水層。0.水井成井工藝1.井管?井管：由井壁管、過濾管和沉淀管等三部分組成。a.井壁管：內(nèi)徑應(yīng)滿足抽水設(shè)備的安裝和正常抽水要求，若采用深井泵抽水時(shí)，安裝泵管的井管內(nèi)徑應(yīng)大于泵外徑約50mm。b.

過濾管：安裝長度一般與含水層厚度大體一致，厚度超過

30m時(shí)，可選用20-30m安裝在主要含水層處；若含水層透水性很差時(shí)，可適當(dāng)加長（觀測(cè)孔采用2-3m即可）；直徑根據(jù)出水量確定。c.

沉淀管：應(yīng)與相連的過濾管同徑，安裝長度一般為4-6m。1.1井管連接a.

井管采用絲扣或電焊連接，若使用其它方法連接時(shí)，應(yīng)保證接頭不錯(cuò)動(dòng)或滲漏；b.井管連接成管柱后，軸心線應(yīng)一致；c.

管柱底端和過濾管部位應(yīng)裝設(shè)扶正器，確保管柱處在井孔中心位置。1.2井管性能基本要求a.具有良好的強(qiáng)度，能承受地層和靜水側(cè)壓力以及管柱自重產(chǎn)生的拉壓力；b.

能抵抗井水腐蝕，有較好的防腐蝕性能；c.無毒、無味，對(duì)井水不污染；溶于水中的有害物質(zhì)含量低于國家規(guī)定指標(biāo)。d.管身圓直，端口平整，連接牢固，密封良好，無滲漏、無殘缺、無裂紋。1.3井管類型及選擇?井管類型：鑄鐵井管，鋼質(zhì)井管，玻璃鋼井管，聚氯乙烯井管（PVC）；?

井管類型選擇：應(yīng)根據(jù)地層、鉆孔類型、孔深、

孔徑、設(shè)備能力、水質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性等參照表1-1選用。表1-1井壁管類型選擇井管類型井管特性適用條件孔深水質(zhì)鑄鐵井管中深孔、淺孔適于一般水質(zhì)的水井中使用鋼質(zhì)井管抗壓、抗側(cè)壓強(qiáng)度較高，耐沖擊、抗拉強(qiáng)度較低，有一定防腐蝕性能抗拉、抗壓、抗側(cè)壓抗彎強(qiáng)

度高，有一定的抗腐蝕性能，成本較高深孔、中深孔玻璃鋼井管耐腐蝕性能良好，質(zhì)量輕，有較高的強(qiáng)度，但成本較高中深孔、深孔適于一般水質(zhì)的水井和腐蝕性較大的水井中聚氯乙烯井管（PVC）耐腐蝕性良好，質(zhì)量輕，價(jià)格低，強(qiáng)度較低淺孔、中深孔?1.4.1過濾管及要求濾水管：安裝在不穩(wěn)定的、但要求出水的含水層段，如砂層、巖石碎裂的斷層帶。保證自由而通暢的流水，阻止砂或碎巖進(jìn)入井內(nèi)，即濾水阻砂。1.4.1過濾管及要求?要求：a.

進(jìn)水面積最大；b.足夠機(jī)械強(qiáng)度；c.

耐腐蝕；d.濾水阻砂能力；e.

安裝方便，成本低廉，取材容易。1.4.2過濾管類型及選擇?

類型：骨架式濾水管，纏絲過濾管，橋式過濾管，聚氯乙烯（PVC）過濾管，玻璃鋼過濾管，貼礫過濾管，籠狀過濾，包網(wǎng)過濾管，裸眼過濾管。?選擇：應(yīng)根據(jù)含水層類型、水質(zhì)和孔深，參照表1-2。1.4.3骨架式過濾管?

骨架式濾水管是一種結(jié)構(gòu)最簡單的濾水管;?

其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在各種材料的井管上用鉆孔、模壓、焊割、銑切等方法，開有圓孔或條縫作為進(jìn)水通路;?骨架式濾水管除獨(dú)立用作濾水管外，還常作為其它類型濾水管的骨架;?

濾水孔的形狀，骨架式濾水管有三種型式。骨架式-圓孔濾水管結(jié)構(gòu)圖?圓孔濾水管，是在井管上利用鉆床打眼加工制成。圓孔交錯(cuò)排列，如圖所示。?圓孔濾水管的圓孔直徑d取決于濾水管的用途。若獨(dú)立作為濾水管使用時(shí)；因?yàn)V水管直接與含水層顆粒接觸，故d取決子含水層顆粒的大小及其均勻度，一般常為1-20mm左右。若作為其它類型

濾水管的骨架，則d可取大些?？组g距a決定于d，一般a=(2.5-3.0)d.?鋼質(zhì)濾水管可制成孔隙率在30％以上，鑄鐵濾水管可在23％左右，石棉水泥濾水管則在15-16%。?結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，孔隙率較大，抗壓強(qiáng)度大，適用于破碎帶或含砂量不大于10%的卵礫石的含水層中。骨架式-2

條縫濾水管的條縫形式圖條縫式濾水管是在井管的管坯上采用模壓，沖壓，銑切或氣割等方法加工而成。條縫的寬度取決于含水層的粒度，其標(biāo)準(zhǔn)寬度為:2.0,2.5,3.0,4.0mm。長度一般為150mm，各排條縫之間的距離為10-20mm?？紫堵瘦^圓孔大，應(yīng)用范圍較廣：粗砂，礫石，破碎帶等含水層中，也可以做為其它類型濾水管的骨架。筋條濾水管：是在濾水管兩接頭間焊以直徑為10-16mm的鋼筋或三角形的鋼條。圍成圓柱形，長約3-4m。其內(nèi)每隔一米左右焊一支撐圈，以增加其強(qiáng)度。筋條濾水管的特點(diǎn)：孔隙率大，可達(dá)40-60％。過水能力強(qiáng)，叉節(jié)省材料，在國外筋條濾水管主要用于貼礫濾水管的骨架和纏絲濾水管的骨架。單獨(dú)使用筋條濾水管的地層，是涌水量大而薄的、富有開采價(jià)值的含水層。如裂隙、溶洞等。筋條濾水管1-短管；2-筋條；3-支撐圈?1.4.4纏絲濾水管是在骨架濾水管外纏以金屬絲而成。倘若骨架管是圓孔濾水管或條縫濾水管，為使水流通暢在管外每隔40-50mm焊上直徑6mm的墊筋，然后再纏金屬絲；?金屬絲的斷面可以是梯形，圓形或三角形，以梯形為好；?纏絲時(shí)，梯形上底向內(nèi)，下底向外，使濾水孔斷面呈‘V”形。這種濾水孔既可減少砂粒堵塞，又有高的過水效率。纏絲濾水管1-鋼筋；2-梯形濾水絲1.4.5包網(wǎng)濾水管?鋼絲網(wǎng)，銅絲網(wǎng)，不銹鋼絲網(wǎng)，聚氯乙烯塑料網(wǎng)；?水文地質(zhì)勘探臨時(shí)抽水。包網(wǎng)濾水管1-骨架管；2-鋼筋；3-包網(wǎng)1.4.6礫石濾水管根據(jù)含水層顆粒，在骨架管和含水層之間充填礫石骨架管：骨架濾水管、纏絲濾水管或特制。預(yù)制-筐狀礫石濾水管和帶罩礫石濾水管d.填料-人工填礫，操作簡單，在我國使用普遍礫石濾水管A-填充式；B-筐狀礫石濾水管；C-帶罩礫石濾水管1-濾水管骨架或網(wǎng)狀濾水管；

2-礫石填料；

3-鐵質(zhì)填礫筐；4-外罩貼礫濾水管1.4.7.貼礫濾水管將礫料、粘合劑、石膏等物質(zhì)，按一定比例在模具里加壓、固化而成。特點(diǎn)：透水性好，縮小井徑，在細(xì)顆粒含水層和深水井中使用。1.4.8玻.璃鋼過濾管用玻璃纖維交織纏繞成表面呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過濾管，有良好的防腐蝕性能，質(zhì)量輕，強(qiáng)度較大玻璃鋼過濾管1.4.9.塑料過濾管?

形式多，可以適用不同地層；?

成本低，成型快，適用面廣；1.4.1其0它類型濾水管?

石棉水泥濾水管，水泥礫石濾水管，爐渣水泥濾水管等，用于農(nóng)業(yè)灌溉井。1.5

過濾管選擇?

砂層：纏絲濾水管、貼粒濾水管?

裂隙基巖層：骨架濾水管?

穩(wěn)定基巖（穩(wěn)定溶洞或裂隙地層）：裸眼?

選擇：應(yīng)根據(jù)含水層類型、水質(zhì)和孔深，參照表

1-2。過濾管類型過濾管特性適用條件纏絲過濾管易于制造，適應(yīng)性廣，可根據(jù)水質(zhì)選擇纏絲的材料和斷面形狀，具有一定的防腐蝕能力和較好的擋砂透水性能與管外填礫配合，適用于第四紀(jì)和基巖含水層，若能按水質(zhì)選擇骨架管和纏絲材料，可用于各種水質(zhì)水井中橋式過濾管濾縫為橋式結(jié)構(gòu)，不易堵塞，透水性好，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)選擇骨架材料，有較好防腐蝕性能與管外填礫配合，適用于第四紀(jì)含水層和基巖含水層，若能按水質(zhì)選擇骨架管，可用于各種水質(zhì)水井中表1-2過濾管類型及選擇聚氯乙烯（PVC）過濾管濾縫直接開在骨架管上，呈外窄

內(nèi)寬結(jié)構(gòu)，不易堵塞，透水性好，有良好的防腐蝕性能，成本較低與管外填礫配合，適用

于第四紀(jì)和基巖含水層，尤其適用于腐蝕性較大

的水井中玻璃鋼過濾管用玻璃纖維交織纏繞成表面呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過濾管，有良好的防腐蝕性能，質(zhì)量輕，強(qiáng)度較大貼礫過濾管礫石和過濾管合為一體具有良好的擋砂、透水性能，應(yīng)根據(jù)含水層顆粒大小，選擇相應(yīng)的貼礫規(guī)格的過濾管應(yīng)根據(jù)水質(zhì)選擇骨架管可適用于各種水質(zhì)的水井中，尤其適用于填礫困難的細(xì)粉砂含水層水井中續(xù)表1-2籠狀過濾管填礫和過濾管合為一體，具有良好的擋沙和透水性能適用于粉細(xì)砂含水層和填礫困難的井中包網(wǎng)過濾管濾網(wǎng)孔眼容易堵塞，透水性能差用于不能填礫的中細(xì)粉沙含水層中裸眼過濾管透水性能好，擋沙作用差只適用于粗顆粒含水層和不含細(xì)粒的虺隙含水層水井中續(xù)表1-22.成孔后沖孔、排渣、換漿與探孔下管前的沖孔、排渣、換漿與探孔要求：a.應(yīng)將沖孔鉆桿下放到孔底，用大泵量沖孔排碴，待孔內(nèi)巖碴

排凈后，將孔內(nèi)沖洗液的粘度降低至18～20s；密度降低到1.1-1.15g/cm3。b.若含水層護(hù)壁泥皮過厚時(shí)，可先用環(huán)狀鋼絲刷在含水層孔壁

處上下提拉破壞孔壁泥皮后，再按上述要求進(jìn)行沖孔、排渣、換漿。c.

沖孔、排渣、換漿結(jié)束后，在下管前應(yīng)進(jìn)行探孔，所用探孔器直徑比孔徑小50-80mm，長度為1.5-2.5m。經(jīng)探孔確認(rèn)鉆孔圓直、暢通無阻后，才可下管。3.1下管準(zhǔn)備和基本要求：?下管作業(yè)應(yīng)統(tǒng)一指揮，互相配合，操作要穩(wěn)要準(zhǔn)，井管下放速度不宜太快，中途遇阻時(shí)不準(zhǔn)猛墩硬提，可適當(dāng)?shù)厣舷绿釀?dòng)和緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)井管，仍下不去時(shí)，應(yīng)將井管提出，掃除孔內(nèi)障礙后再下。?下管期間應(yīng)保持孔內(nèi)液面到達(dá)孔口，若有下降應(yīng)及時(shí)灌滿。?井管下完后，要用升降機(jī)將管柱吊直，并在孔口將其扶正、固定。3.2

下管工藝和操作要求?螺紋連接的井管，絲扣要涂油，連接螺紋要上滿擰緊，若螺紋配合不好，絲扣上歪或絲扣損壞時(shí)，不得勉強(qiáng)緊扣，要卸開重上或更換。?電焊連接的井管，其兩端應(yīng)車平，并將一端倒角，焊接時(shí)，管口內(nèi)外壁要對(duì)平、焊正、焊牢，必要時(shí)應(yīng)采用拉力筋加固。4.填礫?填礫是在濾水管與含水層孔壁之間，填入大于含水層砂粒直徑的礫石材料，造成一個(gè)人工過濾層，以增大出水量。這一工序必須在下完井管后立即進(jìn)行，如拖延時(shí)間過長，則易造成孔壁坍塌、涌砂、縮徑等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成鉆孔報(bào)廢。因此，必須及時(shí)認(rèn)真做好填礫工作。a.在濾水管與孔壁之間形成一個(gè)人工過濾層。經(jīng)過洗井和抽水試驗(yàn)后，使礫料顆粒有規(guī)律地進(jìn)行排列，即由濾水管向外礫料逐漸由大變小，以增大濾水管外的濾水性能，減少進(jìn)水時(shí)的水頭損失，可增大單井出水量。b.由于人工過濾層的形成，可防止含水層中細(xì)小砂礫涌進(jìn)管內(nèi)起擋砂濾水作用，故可延長水井使用壽命。c.平衡井壁與井管之間的力學(xué)狀態(tài)。4.1礫料的選擇?礫料的規(guī)格、形狀和材質(zhì)，直接影響人工過濾層的透水性和井水中的含砂量。為增加水井出水量，延長水井使用壽命，必須合理選擇礫料。?正確的選擇礫料規(guī)格是減少涌砂，取得最大出水量的基本保證。合理的礫料規(guī)格，必須通過對(duì)含水砂層的篩分資料來確定，礫料顆粒的大小決定填礫層的濾水性能。根據(jù)試驗(yàn)證明，礫料與含水砂層顆粒間的合理級(jí)配關(guān)系為：礫料直徑D

50應(yīng)為含水砂層粒徑d50的6-10倍。即：當(dāng)比值過大時(shí)滲透性能好，擋砂作用差，水中含砂量大，細(xì)顆粒易堵塞間隙；比值過小擋砂作用好，但砂層中的細(xì)砂沖不走堆積在礫料周圍，使進(jìn)水阻力增加，滲透性能差。選擇填礫規(guī)格時(shí)，可參考表4-1。表4-1選擇填礫規(guī)格4-2礫料形狀、材質(zhì)及填礫厚度、高度?礫料形狀以渾圓狀為佳，渾圓狀礫料具有較高的透水性和阻擋砂礫的能力。帶有棱角的人工碎石，往往造成井水中含砂量增加。礫料的材質(zhì)以堅(jiān)硬、不易被腐蝕的石英砂礫為好。??

增大填礫層的厚度，擴(kuò)大人工過濾層范圍，可增大水井的出水量。因此，在條件允許時(shí)，應(yīng)盡量加大填礫厚度，一般填礫厚度為

75-100mm

。填礫高度：應(yīng)考慮洗井、抽水過程中礫料會(huì)密實(shí)下沉（一般下沉1／5-1／10）填礫高度應(yīng)超過含水層頂板，超過的高度應(yīng)根據(jù)含水層的具體條件來確定。一般要求超過含水層頂板3-5

m。若被開采含水層靠近咸淡水界面時(shí)，填礫高度要低于咸淡水界面5

m以上。填礫量的計(jì)算??

孔內(nèi)所需礫料的數(shù)量可用下式計(jì)算：Q

＝0.85（D

2

－d2）

LK?式中：Q--填礫所需數(shù)量，m3

；?D--孔徑，m；???d--井管直徑，m；L--填礫孔段的長度，m；K--超徑系數(shù)一般取，1.2—1.5。5.止

水?為了對(duì)目的含水層以外的其它含水地層或非含水層進(jìn)行封閉與隔離，以防止對(duì)目的含水層的干擾或污染，為此目的而進(jìn)行的處理工作稱為止水。?水文地質(zhì)鉆孔和供水鉆孔一般均采用套管隔離的方法進(jìn)行

止水，在止水位置用止水材料封閉套管與孔壁之間的間隙。選用的止水材料必須符合經(jīng)濟(jì)、耐久、可靠的原則。常用

的止水材料有下列幾種:?

海帶具有柔軟、遇水膨脹、壓縮后不透水、氣等性能（海帶遇水后兩小時(shí)內(nèi)體積劇增，四小時(shí)趨于穩(wěn)定，膨脹后體積增大（

3-4倍）因此，多用在松散地層與基巖鉆孔中作臨時(shí)性止水材料，選用的海帶以肉厚、葉寬、體長者為好。?橡膠具有彈性和對(duì)水氣不滲透的特性，將其制成一定幾何形狀如膠球、膠圈、膠囊等，固定在止水管外部，進(jìn)行壓縮、充氣或充水等方法使?之膨脹，將止水管與孔壁環(huán)狀間隙封閉，從而達(dá)到止水目的。橡膠止水一般適用于較完整的基巖孔或探采結(jié)合孔的管內(nèi)臨時(shí)止水，在松散地層中也可使用。粘土具有一定粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度，壓實(shí)后具有不透水性。

可在一些地下水承壓不高、流量不大松散地層或基巖中作永久止水材料

。其優(yōu)點(diǎn)是操作方便、成本低、止水效果可靠等。使用時(shí)多將粘土搓成直徑 30

-40mm

的小球，經(jīng)陰干后投入孔內(nèi)、投入厚度一般為

3-5

m

。?

水泥具有良好的隔水性，能在水中硬化，并且與孔壁巖石有一定的膠結(jié)力，是一種很好的永久止水材料。粘土球?yàn)樘钪顾惩燎虮仨毴鄬?shí)、風(fēng)干，投入速度

不宜過快，以防中途堵塞，并以大小不同

直徑的粘土球混雜投入，以縮小粘土之間

的空隙。在投的過程中要經(jīng)常測(cè)量孔深，

如發(fā)現(xiàn)中間架橋要及時(shí)處理，投球結(jié)束后，再投入1-2

m粘土碎塊，以使其遇水溶化

后充填在粘土球間隙中，以增強(qiáng)止水效果。填礫后，要用提筒或活塞進(jìn)行提、拉洗井以使礫料沉實(shí)，然后再進(jìn)行粘土球圍填止水。粘土球?yàn)樘钪顾?-井管；2-粘土球；3-礫料；4-濾水管；5-沉淀管6.洗井6.1洗井的目的:洗井：清除井壁上的泥皮，把深入到含水層中的泥漿抽吸出來，恢復(fù)含水層的孔隙；甚至抽出含水層的一部分細(xì)顆粒，擴(kuò)大含水層的孔隙，形成人工過濾層。?清除在鉆進(jìn)過程中孔內(nèi)巖屑和泥漿對(duì)含水層的封閉。?抽出濾水管周圍含水層中的泥土、粉砂，細(xì)砂以疏通水路。?在濾水管周圍形成一層由粗到細(xì)的良好的人工濾水層，以增大濾水管周圍的滲透性能，使其達(dá)到應(yīng)有的出水量和使用壽命。洗井工作必須在下管，填礫，止水后立即進(jìn)行，以防止因停置時(shí)間過長，井壁泥皮硬化，造成洗井困難，影響鉆井的出水量。6.2洗井方法:?

活塞