水井抽水带砂原因的分析

曹文忠 张桂芳 宫如刚

(东北煤田地质局一O三勘探队 辽宁辽阳 111000)

水井抽水带砂原因的分析

曹文忠 张桂芳 宫如刚

(东北煤田地质局一O三勘探队 辽宁辽阳 111000)

简要分析了水井抽水带砂的原因,提出了解决防案。

水井 抽水带砂 填砾 滤水器 出水量

水井抽水带砂主要发生在第四纪、新第三纪地层,而且长期不净,严重影响水井的成井质量,甚至造成水井报废,现就其原因分析如下。

1 钻井施工

钻井施工必须严格遵守操作规程,按照钻井与成井质量要求来制定施工工艺,且不可盲目施工,草率行事。

(1)井深在100m以内最大井斜不得超过1°,井深100～200m的井段不得超过1.5°。

(2)严格按照水井施工规范要求采取地层实样,含水层的岩样应在现场进行筛分,并对设计的砾料,滤水器等进行严格核对检查。

(3)下管前一定要进行划眼,并将井内泥浆调稀,泥浆密度一般不超过1.1g/cm3,含砂量不得超过5%。成井井管应安装在井孔中心,30～50m要加装一个扶正器,保持套管环状间隙的均匀性,井管与井深的误差不得超过2%。

(4)下管后24小时内填完砾料,做好止水工作,防止泥浆中的岩屑颗粒沉淀,造成井管偏离轴心,形成砾料厚薄不均,影响成井质量,出现抽水带砂现象的发生。

2 滤水器的选择

不同地区和不同的水文地质条件适合不同材质和不同结构形式的滤水器,供水井所选用的滤水器是取得最大出水量,最小含砂量,延长水井使用寿命的重要环节。不但要求滤水器有较大的孔隙率,还要尽量减小地下水涌入管内的阻力,尽量增大水井的涌水量,同时还要有足够的强度以保证套管顺利下入井内。在腐蚀性含水层中使用的滤水器,必须具有较强的抗腐蚀性能,合理地选择滤水器,才能保证水井成井的要求和降低建造水井的成本。在实际工作中,往往由于对滤水器选择不当,造成水井涌砂现象,滤水孔被堵或淤塞井管,使出水量减少甚至失去出水能力。

对于不同的地层及水文地质条件,应选用不同的滤水器,其选用原则如下:

含水层 适用滤水器的类型卵石、砾石层 缠丝、桥式、填砾粗砂、砾砂层 缠丝、包网、桥式、填砾冲积层粗砂层 缠丝、包网、桥式、填砾中砂层 填砾细砂层 填砾粉砂层 填砾、双层填砾粉砂含泥层 填砾、双层填砾溶洞裂隙发育但不破碎的基岩 不安装滤水器基岩比较破碎但不含泥砂的基岩 安装圆孔或条孔式滤水器骨架溶洞内含泥砂的基岩 填砾

3 砾料的选择及填砾高度的确定

3.1 砾料的选择

利用人工填砾,在滤水器与井壁之间形成一个人工的过滤层,是增大出水量、防止涌砂的重要措施。正确地选择砾料粒径的大小,是决定填砾层的滤水性能的基本条件,砾料粒径大,渗透性能好,但挡砂性能差,相反挡砂性能好,渗透性能差。填砾规格将直接影响到水井的出水量、含砂量及水井的使用寿命。

砾料与含水层颗粒间的合理级配,是成井质量的一个重要保证,其级配关系是:砾料粒径为含水层中(筛分颗粒50%以上的颗粒直径)粒径的5～8倍。

3.2 填砾高度的确定

在实际工作中,钻井井径与施工工艺、施工周期长短关系很大,在计算填砾量时,所取超径系数应根据地层和生产实际情况确定,一般取1.2～1.5。

在抽水洗井过程中,砾料下沉密实时(一般下沉1/5～1/10),有的井露出了滤水器,造成长抽不清,大量涌砂。填砾高度超出滤水器多少为宜,与砾料质量好坏有很大关系(好的沉实程度小,坏的沉实程度大),为了避免这一问题的出现,填砾高度必须超出滤水器15m以上,并在管外实测填砾高度,不足应补填等。从而可避免填砾不足所造成的抽水带砂现象。

4 出水量的控制

水井在工作中,受到一个允许进水速度的限制,水井在允许进水速度范围内工作,仅有少量细小的颗粒被冲出来,使砾料外围含水层中有部分细小颗粒被水流带出而形成透水性大的“天然过滤层”。当进水速度超过了允许进水速度,使含水层中较大颗粒被水冲掉,实际上就是破坏了天然过滤层,使含水层失去稳定,导致抽水带砂。

允许进水速度,在中、粗砂含水层为 20～50mm/s,在粉细砂含水层中允许进水速度为10～20mm/s以下,在井的使用过程中,要以水井的出水量为依据下入合适的水泵与之匹配,才能使水井正常工作。要想取得较大的单位时间出水量,又不超过允许的进水速度,就必须有较大的进水面积。通过增大滤水管直径和填砾厚度,增加滤水器长度,都可增大滤水面积,获得较大的出水量。

2010年6月30日)