砂砾含水层成井工艺的反冲淘沙法

（安徽煤田地质第三勘探队，安徽 宿州 234000）

1 引言

砂砾含水层中凿井，其成井工艺通常视为简单，一般采用常规成井工艺程序，即钻探穿过所设计的砂砾含水层，按所揭露的砂砾层深度部位，相应地在井管中配置过滤管。其滤管仍采用缠丝， 外包扎尼龙滤网。下入井内后，冲洗钻探泥浆，然后再管外投填滤砂。投砂完毕后在管内用活塞提拉，以清除泥砂，或采用空压机抽水洗井，达到水清，该井成井工艺即告结束。此乃当前施工部门普遍采用的成井工艺，即所谓传统工艺。笔者在长期实践中，深感此种成井工艺，受传统观念束缚，缺乏对含水砂砾层结构的具体分析，施工工艺的针对性对策欠妥。大多数成井，井阻大，产水效率低，经恢复水位曲线测试、多属不完善井。笔者在施工中，改变传统工艺，提出反冲淘砂法工艺，取得极为理想的效果。多年来在各种深度，各类砂砾层含水层使用，既简便工艺，成井产水效果亦极佳。所有成井，经恢复水位曲线测试，均为超完善井，显示该工艺在砂砾层含水层成井工艺上是正确的之举。此文对此简要概述，以其同仁共同探讨进一步完善，并作推广。

2 对传统工艺造成砂砾含水层成井产水量偏低之剖析

砂砾含水层由于成因不同，结构繁琐，通常系指含水层由各种大小砾径的砾石组成。包含有不同程度的细、中、粗砂粒及残积泥屑，分选程度随沉相不同而异。尤其是山麓洪积相或残坡积相形成的砂砾含水层分选性差，多为各类砾石与泥砂的混积层。砂砾层成井工艺与单纯砂层成井工艺不同，前者的着重点是要保持砂砾含水层的最佳透水性，提高成井的产水效果。后者则是在防止跑砂的前提下，相应的增加成井的产水率。因而砂砾层成井工艺理念与传统的砂砾层成井工艺截然不同。当前在砂砾层成井工艺中多数施工单位仍采用传统的工艺方法，是造成成井水阻大，产水效率低的主要原因。绝大多数砂砾含水层具有较强的导水性，值得深思是传统工艺所用人为过滤系统的透水性势必小于砂砾层本身渗透性。加之在洗井过程中，井中水位强降，井壁内外形成负压。尤其是用活塞提拉洗井时、所形成的负压最大。洗井过程中钻探残余泥屑及含水层中泥砂、随着洗井形成的负压吸附作用与填料砂粒在滤网外卡阻紧密粘结、形成粘结泥砂阻塞层，包围滤管外层、阻碍含水层的透水性、极大地增加井阻，严重地降低成井的产水效率。笔者受邀曾在安徽省五河县处理一故障水井、该井深约70米、底部有砂砾含水层20余米、为山麓洪积相层、分选程度极差、为各种大小砾石与含泥屑砂粒组成。按常规工艺成井，井管直径为320 m∕m，含水砂砾层部位全部配置缠丝滤管，滤管总长24米，外包滤网，投填中粗砂滤料。先用活塞提拉、再用空压机抽水洗井。井中静水位深3.50米、动水位深达36.00米、出水量仅为32吨／时。单位涌水量q为0.274公升/秒米。经恢复水位曲线测试、井完善系数（s/i）为17.4属极不完善井。且与其水文地质条件明显不符，表明井过水系统严重堵塞。经返工、拔出井管、见过滤管外普遍被泥砂紧密包住、粘结层厚约 20～40m∕m ，卡阻滤网及缠丝孔隙、在地面用高压水都难以清除。足见其影响出水效率之大。此种实例甚多，为传统成井工艺的共性。该井被迫重新返工。

3 反冲淘砂法成井工艺。

根据砂砾层的组成结构、其成井工艺的主要特点是直接使用裸体滤管（冲压桥隙式或打眼式）。滤管不缠丝，不包扎尼龙滤网、管外亦不投填滤料、滤管不按含水砂砾层层段相应配置、只在砂砾层的主要部位，一般多在其底部或下部层位配置1～2节滤管、总长4～8米。滤管上端联接处装置一管内铁环、环径小于管内径约20毫米。用作冲洗淘砂加压专设配件。钻探凿井完成之后、将井管裸滤管下入井内、随即用清水冲洗净管内泥浆。再用冲洗加压塞冲洗。该加压塞用钢板与橡胶板专门制作，联接于占具上、下入管内、压于管内预设的铁环上。用作压力冲洗滤管外泥浆砂砾层段内细小泥砂，冲洗物从管外返出。

反冲淘砂法成井工艺的主要理念是通过人工高压清水冲洗井。用空压机抽水将砂砾层中细小泥砂冲淘排出，反复冲洗抽水排砂直至水清达标为止。如此进行、砂砾层中的细小泥砂从滤管孔隙排出、较粗砂砾石则在滤管周围形成天然过滤层相应地增大了成井的透水性。避免了人工过滤系统的阻塞。改变了现今施工单位在砂砾层成井工艺上仍使用缠丝滤管、包扎尼龙滤网、投填滤砂的传统方法。简化了成井工艺，提高了成井产水效率、成为砂砾层成井工艺正确对策之举。前述安徽省五河县某厂水源井、返工后改用反冲淘砂法成井工艺、新井距原井位6米、钻探井径350 m∕m、凿井深72.00米、井管径320 m∕m，配置打眼裸滤管两节，总长8米，位于60.00～68.00米处、经空压机直接在井管吹洗及高压清水冲洗淘砂、从井中反复多次淘洗、共淘出中粗砂及小砾石达4.6立方之多、后用空压机正式抽水洗井水清达标。井出水效果与之前废井明显不同、正式抽水结果：S＝7.4米、Q＝22.3公升∕秒、q＝3.00公升∕秒米、经恢复水位 S～lgt曲线测试：（s/i）井完善系数为 3.7。属超完善井，水井产水量可达80～120吨∕小时以上。另一实例、笔者在安徽省卢江县湯池镇某疗养院施工一水源井、该处地层为山麓洪积相砂砾层，厚约30余米、底部以砾石为主、夹杂不同砂砾。厚约10米、中上部则为残坡积物以泥砂混积而成。主要含水层为下部的砂砾层。采用反冲淘砂法成井工艺。凿井直径300 m/m。井管径为250 m/m.底部配置一节裸滤管，长4.00米为钢板捲焊冲压桥式缝隙滤管。置于22～26米井深处。成井时采用高压清水冲洗再用空压机直接从管内吹洗。反复多次、从井中淘洗出中粗砂粒及泥砂屑达 3.5立方。抽水结果：S＝8.47米 、Q＝17.54公升∕秒、q＝2.07公升∕秒米. 经恢复水位S～lgt曲线测试：井完善系数（s/i）为4.2. 表明井极完善、单井产水量在60吨∕小时以上。多年来笔者采用反冲淘砂法成井工艺施工、均获得较好的成效。

4 结束语

砂砾层含水层成井采用反冲淘砂法、是对砂砾层含水层结构特征进行具体分析而采取的针对性的举措，打破了传统成井的理念。具有鲜明的独特性。其一是直接使用裸滤管，废除滤管缠丝，包扎尼龙滤网、管外投填滤料砂的传统程序。其二、减少滤管配置、裸滤管配置一般为一至两节、总长4～8米、置于砂砾含水层的主要部位、多数放置在底下部。便于集中淘砂。其三、成井过程中砂砾层经高压清水冲洗、空压机管内直接吹洗、含水层的砂粒、泥屑从裸滤管的孔隙排出、滤管外围含水层则由砾石、小砾及较粗砂粒组成天然过滤层、增大了含水层的渗透性、从而较好达到成井的目标。综上所述、该成井工艺打破了传统砂砾层含水层成井工艺的理念。改变了方法、简化了程序、经多年、多地区不同地质条件的砂砾层施工、均取得极佳的效果、笔者认为是一成功，且成熟的成井工艺、值得进一步推广应用。