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2015-08-15 00:47:53申先順河南省安陽水文水資源勘測(cè)局
河南水利與南水北調(diào) 2015年20期

□申先順(河南省安陽水文水資源勘測(cè)局)

1 地?zé)豳Y源及利用方式

地?zé)豳Y源是一種新型的能源。具有節(jié)能、清潔、環(huán)保和可再生的優(yōu)點(diǎn)。是我國(guó)正在大力推薦使用的一種新型能源。地?zé)豳Y源的合理有序開發(fā)和正確使用,能促進(jìn)和保證地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)和利用。地?zé)豳Y源的綜合利用是目前需要進(jìn)行深入研究的課題。

安陽區(qū)域現(xiàn)在利用地?zé)豳Y源的方式主要是開鑿地?zé)峋?,利用抽水設(shè)備抽取的地?zé)崴w溫度可達(dá)50~55℃,可以直接供給采暖系統(tǒng)循環(huán)使用,或是直接供家庭或公共洗浴使用。目前,安陽區(qū)域的地?zé)峋褂矛F(xiàn)狀是全部把使用后的廢棄水直接排放到市政污水管道,由于地?zé)崴谑褂们昂蟮臏囟炔顑H在15~20℃左右,因此,廢棄水還有相當(dāng)大的熱能未得到充分利用。為保證地?zé)豳Y源可持續(xù)開發(fā)和利用,必須合理使用地?zé)豳Y源,采取切實(shí)可行的廢棄熱水的正確排放。由于目前開采的地?zé)崴渴巧顚映袎核诖罅亢烷L(zhǎng)時(shí)間的無序開采之后,有可能造成地?zé)豳Y源減少現(xiàn)象或地面沉陷的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的嚴(yán)重后果。

2 地?zé)峋こ淘O(shè)計(jì)

2.1 井深及孔徑設(shè)計(jì):

安陽區(qū)域地?zé)峋木钤O(shè)計(jì)為1600~2200 m。鉆孔直徑可視擬采用的井壁管直徑來確定,鉆孔采用多井徑開鑿。鉆孔根據(jù)井深位置可以分為:上部0~220 m,鉆孔直徑550 mm;中部220~1300 m,鉆孔直徑311 mm;下部1300~2050 m,鉆孔直徑245 mm。

2.2 井管結(jié)構(gòu)及濾水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

井管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:上部:0~200 m,為泵室段,井壁管使用Φ273×7 mm國(guó)標(biāo)無縫鋼管。中下部:200~2000 m部分封閉和取水段,使用Φ140×6mm國(guó)標(biāo)無縫鋼管與Φ140×6mm孔式覆塑纏絲濾水管組合焊接的管件。其中濾水系統(tǒng)使用Φ140×6mm孔式覆塑纏絲濾水管,該濾水管是利用Φ140×6mm國(guó)標(biāo)無縫鋼管,經(jīng)過專業(yè)鉆孔和專業(yè)裹纏覆塑鉛絲制作成的孔式覆塑纏絲濾水管。

2.3 井管連接及組合方式

井管連接方式為管箍連接焊接和加固焊接相結(jié)合的方式。采用組合焊接濾水管和無縫管的方式,確保濾水管準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)含水層的位置。

2.4 止水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

止水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為盂式止水器。止水材料為硬質(zhì)橡膠。盂式止水器是一種專用止漏裝置,也可以設(shè)計(jì)為一種由自制皮兜與膨脹橡膠組合而成的聯(lián)合式止水裝置,能有效防止泥漿和巖屑的滲漏到取水段內(nèi),起到封堵上層淺水的效果。

2.5 井管外圍封閉及基坑制作

地?zé)峋こ痰木芡鈬饩畱?yīng)使用無雜質(zhì)粘土回填至地面。在洗井和抽水過程中繼續(xù)填土,直至填充密實(shí)。井口在安裝水泵和出水管道前后都要密封,井蓋要留有小孔,方便測(cè)量井內(nèi)動(dòng)靜水位。井口要制作井臺(tái),即用于放置和固定水泵、出水管的基座,以保護(hù)井壁管能達(dá)到耐用和持久使用。井口周圍要制作機(jī)坑,要預(yù)留雨水或溢流熱水的下泄通道,防止雨水和其他污水滲漏到井內(nèi),污染地下水源。

3 關(guān)鍵工序?qū)Φ責(zé)峋こ藤|(zhì)量指標(biāo)的影響分析

地?zé)峋こ淌┕すば虬ǎ郝阊坫@孔、數(shù)字測(cè)井、濾水管定位、二開、三開擴(kuò)孔、翻漿降粘、安裝濾水管、井壁管、止水裝置、洗井、抽水試驗(yàn)、工程竣工驗(yàn)收等工序。其中裸眼鉆孔;數(shù)字測(cè)井與濾水管定位;井管安裝;制作安裝止水裝置;洗井與抽水試驗(yàn)均為關(guān)鍵工序。由于各關(guān)鍵工序的質(zhì)量直接影響地?zé)峋こ痰馁|(zhì)量和使用壽命,因此,必須嚴(yán)格要求關(guān)鍵工序的正確,確保地?zé)峋こ藤|(zhì)量符合規(guī)范和合同要求。現(xiàn)就各關(guān)鍵工序的施工內(nèi)容和具體操作方法,闡述各關(guān)鍵工序?qū)Φ責(zé)峋こ痰木唧w影響。

3.1 裸眼鉆孔

在裸眼鉆孔階段,操作人員必須時(shí)刻關(guān)注鉆壓儀顯示的鉆具重量的數(shù)字變化,進(jìn)而了解鉆具所處位置的地層巖性變化情況,適時(shí)采用不同的施工操作方法。當(dāng)遇到地層巖性變硬時(shí),司鉆人員應(yīng)采用“吊打”的方式,緩慢進(jìn)行。當(dāng)遇到地層巖性松軟時(shí),鉆進(jìn)方式也應(yīng)相應(yīng)改變,即要求在鉆孔作業(yè)進(jìn)行一段進(jìn)尺后,就要提起鉆具進(jìn)行“劃井”操作,以確保井孔的順暢和垂直。同時(shí)按照相關(guān)技術(shù)要求,嚴(yán)格控制鉆具鉆頭的直徑符號(hào)設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。裸眼鉆孔為關(guān)鍵工序,其質(zhì)量控制指標(biāo)主要是確保取水段的孔徑符合設(shè)計(jì)和規(guī)范對(duì)最小孔徑要求,進(jìn)而確保成井后地?zé)峋某鏊磕軡M足設(shè)計(jì)和承包合同對(duì)出水量的最小要求。

3.2 數(shù)字測(cè)井與濾水管定位

在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后的數(shù)字測(cè)井過程中,詳細(xì)記錄和分析成井?dāng)?shù)據(jù),準(zhǔn)確定位含水地層位置和厚度,進(jìn)而確定不同類型井管的安置位置和順序,確保含水地層與濾水管的位置和深度的對(duì)應(yīng)。根據(jù)施工單位現(xiàn)場(chǎng)記錄的各水井巖屑資料,結(jié)合測(cè)井單位提供的各水井地層巖性描述,經(jīng)過對(duì)比、分析和判斷,擬定濾水管的安裝位置及安置順序。該工序?yàn)殛P(guān)鍵工序,為此,在井管安置過程中,必須嚴(yán)格執(zhí)行擬定的濾水管安裝位置及安置順序,確保濾水管準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)含水層位置,確保成井后來水道路通暢、確保來水總量符合出水量指標(biāo)要求。

3.3 井管安裝

嚴(yán)格按照擬定的井管安裝順序,安裝組合焊接好的含有濾水管的管件,認(rèn)真執(zhí)行旁站監(jiān)理要求,對(duì)組焊的管件嚴(yán)格按順序起吊、焊接,嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程,確保每一個(gè)接口處都焊接牢固,無漏焊、假焊現(xiàn)象。該工序?yàn)殛P(guān)鍵工序,認(rèn)真核查透水部位與實(shí)測(cè)相應(yīng)含水層的位置是否處在同一深度位置,同時(shí)核算在含水層范圍內(nèi)是否布置了足夠長(zhǎng)的濾水管,確保來水通暢、來水量充足。

3.4 制作安裝止水裝置

在井管安裝過程中,在擬定止水的位置以上的井壁管外側(cè),連續(xù)焊接安裝2~4組盂式止水器或由自制皮兜與膨脹橡膠組合而成的聯(lián)合式止水裝置。同時(shí)在止水裝置內(nèi)添加少許碎石,以保證在井管安裝過程中,止水裝置能充分伸展開,確保止水效果。在完成井管安裝作業(yè)之后,抽水洗井的同時(shí),向井壁管外圍的孔內(nèi)間隙填充碎石水泥混合料,讓混合料降落到止水裝置的位置之上,待凝固后起到封堵上層淺水和固定井壁管的作用。該工序?yàn)殛P(guān)鍵工序,由于安裝止水裝置的深度位置,一方面決定取水段井深長(zhǎng)度,同時(shí)也決定地?zé)峋鏊康拇笮?;另一方面直接決定出水溫度的高低。因此,必須依據(jù)數(shù)字測(cè)井資料,經(jīng)過認(rèn)真研究分析,謹(jǐn)慎決定止水裝置的安裝位置,確保成井后地?zé)峋某鏊疁囟群统鏊磕軡M足設(shè)計(jì)和合同要求。

3.5 洗井作業(yè)

在填濾作業(yè)完成后,將Φ89 mm油管下放安置到距井壁管管底3~5 m的位置,開始使用泥漿泵往油管內(nèi)注入粘度較小的泥漿進(jìn)行洗井作業(yè)。待地?zé)峋芸诔鏊#酀{泵泵壓也正常后,逐漸加大流量注入清水,直到泥漿泵進(jìn)水口和地?zé)峋芸诘某鏊嗨贫植缓?xì)粉砂時(shí),洗井作業(yè)才能結(jié)束。該工序?yàn)殛P(guān)鍵工序,只有經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的洗井作業(yè),才能既保證地?zé)峋艿壮恋砦锔叨仍谝?guī)范允許范圍內(nèi),又能保證地?zé)峋某鏊糠弦蟆?/p>

3.6 及時(shí)規(guī)范進(jìn)行抽水試驗(yàn)和恢復(fù)水位觀測(cè)

在完成洗井作業(yè)后,必須及時(shí)規(guī)范地進(jìn)行抽水試驗(yàn)。抽水試驗(yàn)開始時(shí),應(yīng)連續(xù)觀測(cè)井筒內(nèi)的動(dòng)水位埋深和出水量,待出水量和動(dòng)水位穩(wěn)定后,繼續(xù)觀測(cè)記錄動(dòng)水位和出水量值,且穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間應(yīng)在24 h以上。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求,必須進(jìn)行三次不同降深的非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)。依據(jù)三次不同降深的非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)所觀測(cè)記錄的數(shù)據(jù),繪制單井出水量~降深關(guān)系曲線和單位涌水量~降深關(guān)系曲線,根據(jù)兩種曲線的形態(tài)和趨勢(shì),可以判斷該地?zé)峋挠克再|(zhì)是否承壓水,出水量是否滿足工程設(shè)計(jì)和施工合同要求。

在抽水試驗(yàn)結(jié)束后,及時(shí)開始對(duì)地?zé)峋幕謴?fù)水位的觀測(cè)和記錄。要求現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)水井的恢復(fù)水位值及對(duì)應(yīng)時(shí)間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的數(shù)據(jù),可以繪制地?zé)峋幕謴?fù)水位過程線,據(jù)此可以推斷該地?zé)峋挠克恐笜?biāo)。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

地?zé)峋こ淌┕すば蛑械穆阊坫@孔;數(shù)字測(cè)井與濾水管定位;安裝濾水管、井壁管、止水裝置;洗井和抽水試驗(yàn)等工序均為地?zé)峋こ痰年P(guān)鍵工序。必須嚴(yán)格關(guān)鍵工序的規(guī)范和正確操作,才能確保地?zé)峋こ讨饕|(zhì)量指標(biāo)出水溫度和出水量符合工程設(shè)計(jì)和承包合同要求。

4.2 建議

在重點(diǎn)部位和關(guān)鍵工序施工時(shí),尤其是隱蔽工程施工時(shí),施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)及時(shí)通知監(jiān)理人員到場(chǎng)監(jiān)督和檢查。比如在鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)規(guī)定的相應(yīng)井深時(shí),組織專業(yè)技術(shù)人員測(cè)井時(shí),必須通知監(jiān)理人員和業(yè)主負(fù)責(zé)人到現(xiàn)場(chǎng),共同參與、見證測(cè)井工作的開展和確認(rèn)數(shù)字測(cè)井的成果。

在洗井結(jié)束后的抽水試驗(yàn)過程中,施工單位必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行三個(gè)落程的抽水試驗(yàn)。抽水過程中,必須準(zhǔn)確測(cè)量出動(dòng)水位值。認(rèn)真收集相關(guān)數(shù)據(jù),準(zhǔn)確作出時(shí)間~流量、時(shí)間~降深關(guān)系圖,進(jìn)而作出涌水量~水位降深關(guān)系線、單位涌水量~水位降深關(guān)系線和水位恢復(fù)過程線,進(jìn)而判斷地?zé)峋挠克再|(zhì)和出水量的大小,進(jìn)而判斷地?zé)峋こ藤|(zhì)量是否符合規(guī)范和合同要求。

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