农村饮水安全工程水源井出水量影响因素

2022-09-21 16:07:14 来源:写作指导

摘要:水源井工程施工属于地下隐蔽工程,工程施工和质量控制均难度很大,很多时候排除掉地质因素外,由于开孔直径、泥浆比重控制、下管前的钻孔直孔、井管的排列、下井后的还料方式和洗井等关键因素没有控制好,井的出水量达不到设计标准,不能满足生活生产需求。文章针对这些关键因素结合自己施工经验总结了一些自己的见解。

关键词:水源井;出水量;关键因素

0引言

近年来,随着社会的发展,人民的生活生产用水量也在逐年增加,在我国很多地区,水源井仍然是解决人们用水的主要途径。国家提出了解决农村安全饮水问题,在徐淮地区,地表水还不能到达的地区还是打井。施工中,排除地质因素外,因为施工水平和凿井工艺问题,井的出水量不理想,达不到设计标准,不能满足生活生产需求。影响出水量的原因主要和钻孔直径、钻进时的泥浆比重大小的控制、下管前的钻孔直孔、井管的排列、下井后的还料方式和洗井等关键因素有很大的直接关系(在此仅探讨覆盖层为全土层的水源井),各关键控制因素分别探讨以下:

1影响水源井出水量的关键控制因素

1.1钻孔直径、直孔和清孔

1.1.1钻孔直径的确定

钻孔直径的大小和出水量在一定范围内一般成正比例,一般钻孔直径选择根据地质和井管直径而定,一般要求成井后,井管周围滤料厚度≥15cm,徐淮地区成井孔径一般为65~70cm。

1.1.2正确的直孔工序可以增大孔内出水量

钻井到设计深度后,在下井前需要做的首先工作是直孔,第一次终孔的井径不可能笔直、圆滑,有不同程度的弯曲,粘土层缩径、乱石、伸头石、软硬层交接处台阶,为了下井管顺利,要用直孔器进行直孔、扫孔、直至使井孔孔壁笔直,没有障碍物,在直孔时,一个关键的环节是在钻头上缠绕一点钢丝绳,以此能把孔壁上的泥浆皮破坏掉,以免影响出水量。直孔到底后,将冲孔钻杆下放到孔底,用3P泥浆泵正循环冲孔排渣,待孔内岩渣排净后,将孔内冲洗液的粘度降低至18~20s、密度降低到1.10g/cm3、沉淀厚度少于半米左右方可下井管。

1.2钻进过程中孔内泥浆比重大小的控制

泥浆是水源井施工中首当其冲的关键因素,泥浆控制的好坏直接影响钻进速度、成井质量和出水量的大小。徐淮地区的水井,一般采取自然造浆的办法。开钻前在钻孔附近先挖一小泥浆坑,为的是造浆快,保护住上部松散地层、待泥浆比重达到一定技术要求时,再改用大泥浆坑。对泥浆的要求,原则是在保证不塌孔的情况下能够携带出所钻进中的泥砂为标准,这就是说要求泥浆尽可能的稀,当然还要根据施工地点的地质条件、钻探深度、开孔或孔径大小而定。特别是在深部地层及扩孔时的钻进当中更需要及时将泥浆调整到最佳状态。

1.3井管的分类放置和排列勘探方法

1.3.1井管的分类

井管常用的种类有钢筋混凝土预应力管、球墨铸铁管和最近几年采用的PVC-U井管等,井管由井壁管、过滤管和沉淀管等三部分组成,最下部为沉淀管,一般为4~6m,底部封闭。管柱底端和过滤管部位应每隔10m安装一道扶正器,确保管柱处在井孔中心位置,为下一步的滤料和粘土的回填做好保证。

1.3.2过滤管的安放位置

过滤管的安装位置的准确与否直接影响出水量。过滤管安装长度一般与含水层厚度大致一致,厚度超过30m时可选用30m,安装在主要含水层处:若含水层透水很差时,可适当加长。缠丝过滤管的缠丝必须焊牢,不得有错动,两端紧靠缠丝处必须焊有挡圈。

1.3.3孔内井管的排列依据

一般根据当地地质资料、钻进时进尺感觉以及在出浆口所捞取的泥沙样品,来判断含水层的准确位置,这也和掌握钻机的作业人员的丰富实践经验有很大关系,作业人员提供的土层记录是最原始的资料,也是排列井管的重要依据。所以要求作业人员在施工过程中要认真负责、详细做好土层记录工作,绘制成井地质柱状图,为下井和投放滤料提供准确的依据。

1.3.4咸水地区的地质勘探方法

在一些苦咸水地区打井,饮用水井井管的排列和粘土的密封还要考虑地层和咸水界面,可以采用视电阻率法和梯度电极系法所测定的ps值和自然电位V值结合测绳测量点距来检查出来该井的咸水水层位置,现场测量时,把电极放在井底,从井底到井口每米测量一次,逐步提升。在测量过程中严格按照《电阻率测探技术规程》《和电阻率剖面法技术规程》实施,对异常点和畸变点要及时校对极距和点好,逐点进行接点电阻检查,对怀疑点还需做重复检查和观测,保证检测的准确。

1.4下井管后的滤料和反水换料的方式

1.4.1滤料的质量和规格要求

回填滤料前要认真检查滤料的质量和规格,不符合要求的滤料不准填入孔内,含泥土较多的滤料,要用水冲洗后才准使用。滤料应该选择质地坚硬、密度大、浑圆度好的均匀石英砾为宜,宜容于盐酸和含铁、锰的砾石以及片状或多棱角石,不宜用作滤料。

1.4.2滤料和封闭材料的回填方式选择

井管在孔中排放完毕后,开始投放滤料和封闭材料,填料方法可根据地层岩性、孔壁稳定及冲孔换奖情况而定,之前普遍采用的还料方法是静水还料,但是经过下井前的清孔,孔内泥浆并未得有效彻底清除,滤料投入后与未被清除的稠泥浆及悬浮泥屑混合,过滤系统被糊塞。出水严重受阻,极大地降低了水井的出水量,同时容易造成滤料悬空搭桥,不能形成很好的过滤效果,故而,为改静水还料为反水还料,能有效地清除成井时钻探泥浆和滤料中的细小颗粒,是成井工艺中极为重要的环节。

1.4.3反水换料的正确方式

反水还料方法是在下的井管中,采用钻孔所用的钻杆,并在钻具下端一节钻杆上装上自制钢板橡皮盖,内径较井管小3~5mm,计算好尺寸,把钻具下放到滤水管下端位置,开泵冲洗,并逐渐加清水,当孔内所返泥浆比重在1.05左右时,开始沿着井口四周缓慢均匀投放滤料,并根据投放滤料体积,用测绳测量滤料位置,填料高度必须超过滤水管顶端一定高度,这是因为洗井、抽水以及以后的使用过程中,滤料要密实下沉的缘故,以免滤水管露出,造成涌砂现象。一般要求滤料经下沉后要高于含水层顶板高度3~5m为宜。达到设计密封位置后,停止冲孔,用粘土球或粘土块封闭,应采用优质粘土,粘土球(块)的大小,一般为20~30mm,半干时投入,投入速度应适当。应根据实际钻进尺度加上充盈系数来计算滤料体积,随填随量随计算,保证滤料均匀回填,严禁卡料、偏填等。

1.5水源井的洗井工序和技术要求

1.5.1洗井方法和注意事项

滤料和粘土回填完毕后要及时洗井一般不少24h,时间太久会造成泥浆沉淀粘壁过久不易清洗掉而影响出水量。洗井工作应分为两部分,首先用活塞洗井,采用设备和反水还料一样,采用钻孔所用的钻杆,并在钻具下端一节钻杆上装上自制钢板橡皮盖,用钻机的卷扬机带动活塞来回抽动,借助井内水压力的大小变化来清除泥浆,破坏井内泥皮,抽出含水层中泥土、细沙及渗入含水层的泥浆,清除滤管滤网上的泥浆,在井内过滤管周围形成良好的天然滤层,借以增大井孔周围的渗透性,使井达到正常的最大出水量。活塞洗井后,用深井泵洗井,采用时开时关的方法,借水位的突然升降冲洗滤水管附近的泥沙,至水量、水位稳定,含砂量达到设计要求为止。

1.5.2洗井的技术要求

达到设计抽降时,前后两次试抽的出水量之差应<10%;抽水稳定后,井水含砂量不得超过1/200(体积比);井内沉淀物的高度不得大于井深的5/1000。洗井之后必须进行抽水实验,通过抽水实验以获取该井的出水量、水位、水质和水温等资料,为评价该井和以后的下泵合理开发利用提供可靠的依据。

2结语

笔者多年从事打井工作,沛县人民政府为解决沛县农村农村人民安全饮水问题,从2006年度、2007年度……一直到2016年度,每年均至少投资一期农村饮水安全工程,共打水源井200多眼,作为项目经理或者项目总工笔者参与了每一期的工程施工,前期很多水源井出水量不理想,后期参照多年钻机师傅的凿井经验和专业知识,自己总结积累,并在施工工艺上加以改进提高,水源井出水量均能达到设计要求。水源井工程施工属于地下隐蔽工程,不能完全依照图纸施工,施工难度很大,并且目前国内对水源井的施工还没有很完善的施工规范,唯一能提供参照的,只有一些地质勘探工程方面的资料,这就需要凿井工作者自己去摸索去完善,以此提高自己的业务水平。以上是笔者从事该工作多年的一点经验积累,供同行们在类似工作中参考。

作者:王致元 单位:沛县水利局