延庆台五里营井泄流管憋气的影响及解决*

王志惠 武晓东

(北京市地震局延庆地震台，北京 102100)

延庆台五里营井泄流管憋气的影响及解决*

王志惠 武晓东

(北京市地震局延庆地震台，北京 102100)

延庆台五里营井动水位自2010年7月3日起，出现每日上下近50 cm的波动，气汞、气氡同时出现异常。经分析，此异常变化是由于该井泄流管最高端憋气造成。在泄流管最高点处开口排气，成功地解决了因泄流管憋气造成的干扰问题。

五里营井;动水位;泄流管;气汞;憋气影响

1 引言

地下流体是指活跃于地壳中的水、气与油。它们广泛赋存于地壳岩体的空隙之中，在各种驱动力作用下能够自由地流动，特别是在水压力、热动力等作用下可由地壳深部自然地流到地表面上来。这种特性决定了它们对地壳运动，尤其是对地震的孕育与发展可能作出较为灵敏的响应。因此，观测地下流体的各种物理化学动态变化，在地震监测预报中占据重要地位［1］。但流体观测受外界干扰原因较多，在异常落实过程中，有的异常容易辨别，有的却很难判别，尤其是在干扰的排除上。笔者根据北京五里营井流体各测项的异常变化，探讨其原因及排除方法。

2 井孔概况及测项情况

北京市地震局延庆地震台五里营井地处延庆北缘的狼山-黄柏寺活动断裂带上，井深533．12 m，观测层为顶板埋深501．50 m的上元古界蓟县系白云灰质岩岩溶含水层，井水自流，水温常年保持在34．1℃左右。五里营井自观测记录30多年来，观测资料有很好的映震能力。

五里营井观测仪器分别使用的是广东泰德有限公司研制的TDGL-25数字水位仪、TDR-25数字测氡仪;中国地震局分析预报中心研制的RG-BQZ型测汞仪，XG-4型数字测汞仪和RG-BS数字测汞仪等。

3 测项异常变化分析

3．1 测项异常变化情况

五里营井流体测项2010年7月3日开始出现大幅波动异常。动水位3个小时左右由1．58 m下降到1．04 m，之后又开始缓慢回升，经10小时左右回升到1．58 m，然后再次迅速下降，又缓慢回升，约6小时重复一次，水位始终保持在1．04～1．58 m之间，上下波动幅度达54 cm;该井气汞、气氡也同时出现异常变化，也基本上以6小时为一周期，上下波动的形态与水位基本一致;模拟水汞则未出现明显的异常变化。

3．2 异常落实情况

五里营井井深533．12 m，位于承压水层，封闭性较好，井水位动态受干扰较少，常年稳定，几乎不受降雨影响。水位突然出现这样大幅度的异常变化，需要对其分析及干扰因素的排除。我们首先检查了流体各仪器的数采、供电电源、连接线路等的工作情况;均未发现异常;然后对动水位进行目视管校测，校测结果也与数字化水位仪观测到的变化基本一致，符合规范要求;对观测井周边村民的调查，也未发现存在与之相关的环境变化，基本可以排除仪器故障和环境变化产生的干扰。调查结果初步判定该异常变化来自水位的异常变化，而气氡、气汞的异常变化是水位异常变化造成的。

3．3 异常变化分析

图1是五里营井动水位分钟值曲线及气氡、气汞整点值曲线图。从图1可以看出每次动水位都是在最高点时突然下降，1分钟之内下降50 cm左右，然后开始缓慢回升，持续6小时左右回升20 cm，在达到一定高度后开始加速回升，半小时内回升30 cm，达到最高水位1．58 m后再次快速下降(每日8时模拟水汞取样时略有不同)。每一个周期的水位最高与最低值都基本相同，有很好的规律性。由于气氡、气汞记录的是整点值，所以比水位变化稍微滞后，但变化频率与水位变化完全一致。

通过对五里营井水流流经路线图的分析，发现泄流管内存在憋气现象(图2)。从井水整体流经线路来看，从竖直井管到泄流口形成一个相对封闭的整体。而泄流管不是水平铺设，如果水中有气体，就会在泄流管最高点处形成气体聚集。在最初的几小时，竖直井管内的水位在升高时产生的压力，压缩水平泄流管内集聚的气体，由于气体的可压缩性，使水位在最初的6小时内上升缓慢。经过6小时左右的压缩，泄流管内气体的可压缩性减小，水位开始快速上升，30分钟之内上升30 cm。气体在被压缩的过程中，水中不断有新的气体生成集聚。当气体聚集到一定量时从井口处排出，井管内水流迅速回补排出气体所占空间，造成水位快速下降。之后水中新的气体生成，重新集聚、压缩，下一个周期开始。我们发现每天8点模拟水汞取样时，打开取水龙头会有气体排出，同时在透明的目视管中经常有气泡从水中沿目视管排出，而在此次水位异常变化前未发现有上述两种现象。

图1 改造前五里营井2011年6—7日流体观测曲线Fig．1 Observation curves before the alteration of the fruid of Wuliying well

而气氡、气汞的异常变化，则是由水位大幅波动造成的，由于流入气氡、气汞脱气装置内水流量发生变化。水位在最高点时流入气氡、气汞脱气装置内的流量增大，所以气氡、气汞观测值增大;当水位下降到最低点时，几乎没有水流进入气氡、气汞脱气装置内，造成气氡、气汞观测值变小。

图2 延庆五里营井水流经路线Fig．2 Water flow route of the Yanqing Wuliying well

由此判定造成各测项异常变化的原因是由泄流管的憋气造成的。造成憋气的主要原因是地下泄流管的设计及管道铺设存在缺陷造成的，由于五里营井是热水井，水中富含大量的气体，这些气体长期在管道中集聚，当集聚到一定量时才能迅速排出，其集聚过程中就会造成水位的变化，从而引起其他测项的异常变化。

4 解决办法及改造效果

由于考虑重新铺设泄流管成本太高且耗时耗力，经过讨论，决定采用类似暖气跑风排气的方法对泄流管进行改造。具体做法是，在水平泄流管的最高点处用钻头钻开一个排气口，口上焊接出一段高出水面的铁管(图2)。这样水中气体可以随时从排气管排出，不会再形成气体大量聚集。在具体实施改造过程中，当我们钻透泄流管时，有大量的气体从钻口处排出，证明在此处确有大量气体积聚。

图3是改造后流体各测项的观测曲线。从图3可以看出，经过上述改造后的各测项观测曲线都恢复了正常形态。水位稳定地保持在1．44～1．46 m之间，每日变化幅度不超过2 cm，清晰地记录到每日两个正弦形态的固体潮。因为水位动态稳定，气汞、气氡观测曲线也恢复了正常形态，不再大幅波动。证明此次改造成功的解决了因泄流管憋气带来的干扰问题，收到非常理想的效果。

图3 改造后五里营2011-02—03月流体观测曲线Fig．3 Observation curves after the alteration of dischange pipe

5 经验总结

泄流管线的铺设一定要保持水平，不能高低不平，高出处易形成气体集聚，影响正常观测。

1 国家地震局科技监测司．地震地下流体观测技术［M］．北京:地震出版社，1995．

EFFECTS AND SOLUTIONS OF DISCHARGE PIPE SUFFOCATION OF WULIYING WELL AT YANQING SEISMOSTATION

Wang Zhihui and Wu Xiaodong
(Yanqing Seismostation of Earthquake Administration of Beijing Municipal，Beijing 102100)

Dynamic water level of Wuliying well，has near 50 cm fluctuation every day at Yanqing Seismostation，Beijing from July 3，2010 and also the great fluctuation simultaneously in observation of Gas-radon and Gasmercury．Through the analysis of total system，the anomaly was caused by the suffocation of discharge pipe top．Therefore，we adopted the similar principle of heating bleed-off wind and opened the mouth in discharge pipe top．Thus we solved the disturbance successfully to ensure the observation data quality．

Wuliying well;dynamic water level;discharge pipe;gas mercury;suffocation

P315．72+8

A

1671-5942(2011)Supp．-0057-03

2011-03-09

北京市地震局项目

王志惠，女，1968年生，工程师，主要从事地震前兆观测工作．E－mail:wangzhihuibj@163．com