傳統地下水監測井施工的成井工藝及施工要求

閆成 于美超 暴路敏 曾凡杰 馬忠宏

【摘要】傳統地下水監測井施工的成井工藝主要分為設計成井結構、電測井、下管、填礫、封閉止水及洗井。施工要求按照《水文地質鉆探規程》、《管井技術規范》及《地下水監測規范》等。

【關鍵詞】設計成井結構；電測井；下管；填礫；封閉止水；洗井

一、設計成井結構

根據鉆進中取得的地層巖性鑒別資料及電測井結果，核定監測井結構設計中井壁管、過濾管、沉淀管的長度和下置位置，目標含水層采用過濾管，其它層位采用井壁管。

當地下水監測目標含水層為松散巖層孔隙水，濾管所處位置的含水層巖性為中粗砂、礫石、卵石時，宜采用骨架過濾器或纏絲過濾器；濾管所處位置的含水層巖性為細砂、粉細砂時，宜采用填礫過濾器。當地下水監測目標含水層為基巖裂隙水和巖溶水時，濾管采用骨架濾管或纏絲濾管，若巖層穩定可不安裝過濾器。

二、電測井

為確保地層勘察數據的準確性，監測井需開展物探測井工作，測井工作于成孔后下管前進行。監測井每孔都做視電阻率結合自然電位的測井方法測井。根據巖性的復雜程度和鉆孔深度確定水文物探測井成果曲線的比例尺。現場完成測井成果草圖并與巖芯資料對比，保證解譯成果正確。

三、下管

下管前充分做好準備工作，具體如下：

1 掃孔：鉆到預計深度后，用原孔徑鉆頭掃孔。掃孔的時間與程度應根據下管的時間、地層的穩定性等具體條件掌握。掃孔時宜用輕鉆壓、快轉速、大泵量方法進行，遇含水層井段鉆具宜上下提動。

2 換漿：目的是徹底清除孔內沉砂和泥皮，確保鉆孔與地下水連通性。當掃孔工作完成后，及時向井孔內送入稀泥漿，以替換稠泥漿。送入井孔內的泥漿應由稠變稀，循序漸進，不得突變。泥漿密度應小于1.1，出孔泥漿與入孔泥漿性能應接近一致，孔口撈取泥漿樣應達到無粉砂沉淀的要求。如果孔壁上形成的泥皮過厚，需用焊在鉆桿上的鋼絲刷適度刮刷泥皮。

3 檢查：下管前對井壁管、濾水管、礫料及所用機具設備進行質量檢查和數量校對，不合格的產品不得下入井內。

4 排管：按照鉆孔的實際地層資料和物探測井資料，調整井管安裝設計，然后進行井管次序排列、丈量及編號。

四、填礫

1 填礫方法：邊沖邊填（動水投礫）

施工要求：投粒的同時，在管內下入鉆桿，井內稍加密封，進行沖孔填礫，含水層較穩固，可采取大泵量沖洗；不穩定時采取小泵量，慢投礫方法

適用條件及優缺點：使用泥漿作沖洗液的鉆孔，為防止由于稠泥漿沉淀使填礫達不到預定孔段，采用此法較好。礫料雜物可隨時沖出。

2 填礫方法：先沖后填法（靜水投礫）

施工要求：在填礫前進行徹底換漿，然后停泵進行填礫。可以觀察井口返水的水頭形態，判斷投礫有否堵塞。多采用龍狀或筐狀過濾器，使礫料隨過濾器一起下入井內。

適用條件及優缺點：方法簡單，適用于較穩固的地層。填礫比較實心密實。

3 填礫方法：多層礫料充填法

施工要求：通過在井管外部下入多層套管，使井管充填兩層或三層不同規格的礫料。兩層套管間應有扶正器，以使填礫厚度均勻。

適用條件及優缺點：在出水量較少的細砂層中 ，用此法可增加出水量，防止涌砂。但此法操作復雜，勞動強度大，成本高，一般很少使用。

4 填礫方法：邊抽邊填法

施工要求：將空壓機排砂管下至過濾器底部，邊抽水，邊投礫，以擴大填礫層的厚度。排砂管可固定，也可隨填礫厚度的增高隨時上提。

適用條件及優缺點：采用“大肚皮”井結構增加出水量時，往往采用此法。填料密實，可增加出水量。但操作較復雜，在過濾器上部一般需下入保護管。

五、封閉止水

充填濾料頂端至井口井段和充填濾料下端至井底井段的環狀間隙，必須進行封閉和止水，承壓水止水應到第一個隔水層并進行止水質量檢查，潛水應止水不小于3m。封閉和止水的材料宜選用粒徑為20～30mm的半干狀黏土球。

六、洗井

下管后必須徹底洗井，根據各地區含水層巖性特征、監測井結構和井管管材的實際情況，分類別進行選取洗井設備。洗井工作必須在下管、填礫、止水后立即進行，以防止因停置時間過長，井壁泥皮硬化，造成洗井困難，影響鉆井的出水量。洗井效果應滿足，當向監測井內注入1m深井管容積的水量，水位恢復時間超過15min時，應繼續進行洗井，否則，可認為完成洗井工作。洗井臺班數一般不少于6個。

七、結語

（1）傳統地下水監測井施工采用單孔、單含水層監測，監測含水層較單一，綜合成本較高。

（2）傳統地下水監測井施工技術較為成熟，可靠性高。

（3）傳統地下水監測井的施工、管材等均應因地制宜，根據當地氣候以及水文地質特征等進行分別設計孔徑、孔深以及施工設備等。

參考文獻：

[1]劉廣輝，地下水環境監測井施工技術[M]，1999.

[2]張建良，地下水環境監測井施工中的“一孔多管”成井工藝[J]，2010.

[3]水環地調中心，國內成井最深地下水連續多通道監測井成功實施[J]，2012.

[4]唐立強，趙偉玲，河北省地質環境監測總站，國內外一孔多層監測井建設技術方法與應用[J]，2013.

作者簡介：閆成，男，1990-，本科，助理工程師，主要從事水工環及地質災害等相關工作。