高地下水位、卵石地质自流井施工

李兴德

【摘 要】结合实践经验，详细讲解在高地下水位、卵石地质进行自流井施工的具体技术要求和注意事项，介绍PE材料在钻井工程中的应用。

【关键词】自流井；PE井管；卵石地质；Artesian well

当前打井技术在我国已经非常成熟，但是有关卵石地区自流井施工的介绍并不是很多，文章将介绍在高地下水位、卵石地层进行自流井施工的方法、技术要求及注意事项。

自流井的施工大致分为施工准备，钻孔，安装聚乙烯（PE）井管，回填反滤料，密封，空压机洗井几个步骤。

1. 施工前准备包括了解施工现场地下电缆、管道以及地面高压电线分布情况，场地平整，现场确定井位，开挖泥浆池以及制备泥浆，为保证在钻孔过程中地下水不涌出地面，一般要求泥浆的比重介于1.2～1.3。应当选用塑性指数大于25，小于0.005mm 的颗粒含量大于50%的粘土制浆，对于地质不好的井需用斑脱土（膨润土）造浆，以提高泥浆性能指标，防止坍孔。泥浆池容积为钻孔体积的3-5倍，深度一般2米左右。

2. 在卵石地区钻孔一般采用正循环钻机，钻头采用带合金头的牙轮钻头，这既能保证钻进的速度，也能避免出现井壁坍孔；钻孔作业需分班连续进行，要经常对钻孔泥浆进行试验，不符合要求时随时改正；经常注意土层变化，在土层变化处均应拾取渣样，判明土层，并记入记录表中，在整个钻孔过程中，派专人做好详细记录；需要派1～2人检查和补充泥浆，控制孔内水头。如果泥浆量变化较大应立即停止施工，查找原因，泥浆回复循环后才能继续钻进。由于承压水的深度不同，钻孔的深度也不同，自流井的钻孔深度一般介于50米～200米。

3.钻孔完成之后，现场技术人员需要根据钻孔记录绘制地质剖面图，根据透水层的位置确定滤管的安装位置。根据调查，PE材料由于其强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒、耐磨不会生锈等特点，已经被广泛应用于给排水制造领域，是替代普通铁给水管的理想管材果。推荐使用PE井管。考虑自流井的效果和成本，通常会选择直径160毫米的PE管作为自流井的井管，根据力学计算，为满足承载力要求，PE井管的壁厚要求达到11.8毫米；与传统的钢管相比，PE管容易打孔，滤管用PE管打孔机制作，孔隙率一般介于15%-20%之间。为保证钻井的深度，在下井管之前需要用钻机自带的循环泵进行清渣，将淤积到钻孔底部的石粉清洗出来。由于钻井液的比重较大，为减少浮力，在清孔完成之后需要往井管内循环注入部分浓度较低的泥浆。PE管不同于钢管，要控制下管的下放速度，避免因人为失误损坏PE管；PE管用热熔焊机连接，焊接温度一般介于250～300℃。井管安装完毕后建议下放较细钻杆以保证PE井管的垂直度和对中度。

4. 井管安装完毕之后要及时在滤管周围填充反滤料，填料过晚井壁可能会塌孔，直接导致自流井报废；滤料的填充高度要高于滤管的顶端4米左右；因为天然材料的级配较好、颗粒圆滑，反滤料优先选择河床上的沙粒料；滤料的级配因地质不同而不同，技术要求如表1所示。

为方便反滤料的制备和质量控制，一般选用直径5mm～10mm的粒料作为反滤料，可以用振动筛制备不同粒径要求的反滤料。

5. 滤料填充完毕之后即可制备水泥浆，并将水泥浆通过钻杆均匀的填充到井孔和井管之间，密封层的长度一般10米左右。当水泥浆有一定强度（一般12小时）即可用沙粒料将非滤管段填充，对自流井周边进行硬化处理。

6.上述工作完成之后就可以用空压机进行洗井，要求最终的含沙率低于30ppm。经过空压机洗井，井管中的水因受到静水压力的影响会沿着井管上涌一定高度，由于原始地面低于承压水位，承压水会涌出地表，形成自流井。

自流井广泛分布于盆地、沙漠地区，流量一般介于6L/S～40L/S之间，根据水中含盐量的不同，自流井可以用于灌溉，也可以用于牲畜饮水，对提高农作物产量，改善周边小气候有重要意义，同时它对降低盆地地区地下水位也有非常好的效果。