传统地下水监测井施工的成井工艺及施工要求

闫成 于美超 暴路敏 曾凡杰 马忠宏

【摘要】传统地下水监测井施工的成井工艺主要分为设计成井结构、电测井、下管、填砾、封闭止水及洗井。施工要求按照《水文地质钻探规程》、《管井技术规范》及《地下水监测规范》等。

【关键词】设计成井结构；电测井；下管；填砾；封闭止水；洗井

一、设计成井结构

根据钻进中取得的地层岩性鉴别资料及电测井结果，核定监测井结构设计中井壁管、过滤管、沉淀管的长度和下置位置，目标含水层采用过滤管，其它层位采用井壁管。

当地下水监测目标含水层为松散岩层孔隙水，滤管所处位置的含水层岩性为中粗砂、砾石、卵石时，宜采用骨架过滤器或缠丝过滤器；滤管所处位置的含水层岩性为细砂、粉细砂时，宜采用填砾过滤器。当地下水监测目标含水层为基岩裂隙水和岩溶水时，滤管采用骨架滤管或缠丝滤管，若岩层稳定可不安装过滤器。

二、电测井

为确保地层勘察数据的准确性，监测井需开展物探测井工作，测井工作于成孔后下管前进行。监测井每孔都做视电阻率结合自然电位的测井方法测井。根据岩性的复杂程度和钻孔深度确定水文物探测井成果曲线的比例尺。现场完成测井成果草图并与岩芯资料对比，保证解译成果正确。

三、下管

下管前充分做好准备工作，具体如下：

1 扫孔：钻到预计深度后，用原孔径钻头扫孔。扫孔的时间与程度应根据下管的时间、地层的稳定性等具体条件掌握。扫孔时宜用轻钻压、快转速、大泵量方法进行，遇含水层井段钻具宜上下提动。

2 换浆：目的是彻底清除孔内沉砂和泥皮，确保钻孔与地下水连通性。当扫孔工作完成后，及时向井孔内送入稀泥浆，以替换稠泥浆。送入井孔内的泥浆应由稠变稀，循序渐进，不得突变。泥浆密度应小于1.1，出孔泥浆与入孔泥浆性能应接近一致，孔口捞取泥浆样应达到无粉砂沉淀的要求。如果孔壁上形成的泥皮过厚，需用焊在钻杆上的钢丝刷适度刮刷泥皮。

3 检查：下管前对井壁管、滤水管、砾料及所用机具设备进行质量检查和数量校对，不合格的产品不得下入井内。

4 排管：按照钻孔的实际地层资料和物探测井资料，调整井管安装设计，然后进行井管次序排列、丈量及编号。

四、填砾

1 填砾方法：边冲边填（动水投砾）

施工要求：投粒的同时，在管内下入钻杆，井内稍加密封，进行冲孔填砾，含水层较稳固，可采取大泵量冲洗；不稳定时采取小泵量，慢投砾方法

适用条件及优缺点：使用泥浆作冲洗液的钻孔，为防止由于稠泥浆沉淀使填砾达不到预定孔段，采用此法较好。砾料杂物可随时冲出。

2 填砾方法：先冲后填法（静水投砾）

施工要求：在填砾前进行彻底换浆，然后停泵进行填砾。可以观察井口返水的水头形态，判断投砾有否堵塞。多采用龙状或筐状过滤器，使砾料随过滤器一起下入井内。

适用条件及优缺点：方法简单，适用于较稳固的地层。填砾比较实心密实。

3 填砾方法：多层砾料充填法

施工要求：通过在井管外部下入多层套管，使井管充填兩层或三层不同规格的砾料。两层套管间应有扶正器，以使填砾厚度均匀。

适用条件及优缺点：在出水量较少的细砂层中 ，用此法可增加出水量，防止涌砂。但此法操作复杂，劳动强度大，成本高，一般很少使用。

4 填砾方法：边抽边填法

施工要求：将空压机排砂管下至过滤器底部，边抽水，边投砾，以扩大填砾层的厚度。排砂管可固定，也可随填砾厚度的增高随时上提。

适用条件及优缺点：采用“大肚皮”井结构增加出水量时，往往采用此法。填料密实，可增加出水量。但操作较复杂，在过滤器上部一般需下入保护管。

五、封闭止水

充填滤料顶端至井口井段和充填滤料下端至井底井段的环状间隙，必须进行封闭和止水，承压水止水应到第一个隔水层并进行止水质量检查，潜水应止水不小于3m。封闭和止水的材料宜选用粒径为20～30mm的半干状黏土球。

六、洗井

下管后必须彻底洗井，根据各地区含水层岩性特征、监测井结构和井管管材的实际情况，分类别进行选取洗井设备。洗井工作必须在下管、填砾、止水后立即进行，以防止因停置时间过长，井壁泥皮硬化，造成洗井困难，影响钻井的出水量。洗井效果应满足，当向监测井内注入1m深井管容积的水量，水位恢复时间超过15min时，应继续进行洗井，否则，可认为完成洗井工作。洗井台班数一般不少于6个。

七、结语

（1）传统地下水监测井施工采用单孔、单含水层监测，监测含水层较单一，综合成本较高。

（2）传统地下水监测井施工技术较为成熟，可靠性高。

（3）传统地下水监测井的施工、管材等均应因地制宜，根据当地气候以及水文地质特征等进行分别设计孔径、孔深以及施工设备等。

参考文献：

[1]刘广辉，地下水环境监测井施工技术[M]，1999.

[2]张建良，地下水环境监测井施工中的“一孔多管”成井工艺[J]，2010.

[3]水环地调中心，国内成井最深地下水连续多通道监测井成功实施[J]，2012.

[4]唐立强，赵伟玲，河北省地质环境监测总站，国内外一孔多层监测井建设技术方法与应用[J]，2013.

作者简介：闫成，男，1990-，本科，助理工程师，主要从事水工环及地质灾害等相关工作。