青藏高原东部地区地下找水与成井工艺分析-以乐都、民和盆地为例

2015-03-31李超

地球 2015年10期

关键词：岩类乐都成井

■李超

（青海省水文水资源勘测局青海西宁 810001）

青藏高原东部地区地下找水与成井工艺分析-以乐都、民和盆地为例

■李超

（青海省水文水资源勘测局青海西宁 810001）

乐都、民和盆地位于青藏高原东部，是青海省的主要工、农业生产区，这里重镇广布，居民点分布甚广，人口集中，工、农业生产较为发达。对水资源的需求量日益增大，尤其是部分新建厂矿供水问题十分紧迫，部分浅山地区人、畜用水十分困难，很多居民仍吃窖水。虽然湟水河由西向东贯穿乐都、民和盆地，但是湟水河流经西宁盆地后，工业污水对湟水河水的污染严重，导致湟水河流域两岸工、农业生产不能利用，人畜不能饮用。因此，加强本地区地下找水工作十分重要。

高原找水地下水成井工艺

本地区为黄土红层分布区，地形切割破碎，水土流失严重，气候干旱，缺水现象十分严重，已经制约了工、农业生产的发展。自1959-1997年近30年间有不同地质单位先后进行了不同地段、不同目的、不同比例尺的地质、水文地质工作，积累了丰富的地质、水文地质资料，为本次调查奠定了基础。

1 地质背景

1.1 地质特征

该区大地构造位置属于祁连加里东褶皱系拉脊山优地槽带。区内岩浆岩、断裂十分发育，局部发育白垩纪-第四纪陆相断陷盆地。区内第四纪地层主要是中更新世以来的风积物、冲积、冲洪积及冰水堆积物。

1.2 水文地质及其地球物理特征

根据地下水赋存条件、分布规律、水理性质及水动力特征，将测区地下水类型划分为四种主要类型：松散岩类孔隙潜水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水。

1.2.1 松散岩类孔隙潜水

松散岩类孔隙潜水有河谷区砂砾卵石层潜水、低山丘陵黄土及砂砾石层潜水。河谷区地下水主要分布于湟水河及其支流的河漫滩与Ⅰ-Ⅱ级阶地内。赋存于砂砾卵石中的潜水与河水有着密切的水力联系。部分地段Ⅲ级阶地及其以上高阶地，受河流强烈切割，储水构造普遍遭到破坏，成为弱含水层或非含水层分布地带。该类型地下水位埋藏深度在河漫滩及Ⅰ级阶地内小于5m，Ⅱ级阶地内在5-20m间，Ⅲ级阶地多在20-30 m间。含水层厚度受地貌条件控制，较厚地段往往是古河道。

1.2.2 碎屑岩类孔隙裂隙水

根据地下水分布特征及储水条件，可将碎屑岩类孔隙裂隙水分为潜水和承压自流水两种类型。在盆地边缘及中央广泛裸露的碎屑岩层及风化裂隙内赋存着孔隙裂隙潜水。碎屑岩类孔隙裂隙承压自流水在乐都、民和盆地均有分布。

1.2.3 碳酸盐类裂隙岩溶水

测区内碳酸盐岩多属下元古界湟源群东岔沟组大理岩和上元古界花石山群北门峡组结晶灰岩、白云岩和大理岩。在民和史纳北沟分布的东岔沟组岩性为砂糖状大理岩，溶洞发育，岩层破碎。

2 找水途径分析

据收集和调查访问的缺水现状资料，乐都、民和盆地缺水区多位于黄土红层丘陵区和基岩山区，水资源贫乏，属资源型缺水。本次工作围绕着缺水区地质、水文地质条件，以构造控水为理论依据，着重研究地下水的分布特征和富集规律，在此基础上进行探采结合孔施工，取得了较好的找水成果。依托找水成果，探讨分析找水途径如下：

2.1 黄土下伏白垩系碎屑岩类裂隙孔隙自流水找水途径分析

野外调查发现，在盆地北部分布的白垩纪地层在区内构成一单斜储水构造，含水层受两组斜交的区域压扭性阻水断裂所控制，具备承压自流的条件。在直沟村施工的GK02号探采结合孔，含水层岩性以砂岩砂砾岩为主，自流量2042.50m3/d，水质良好。该探采结合孔的成功实施进表明区内含水介质（岩性）、地貌条件及控水构造对白垩纪地层淡自流水的控制作用，这一理论为该地区找水途径指明了方向。

2.2 酸盐岩类裂隙溶洞水找水途径分析

在乐都、民和地区多为碳酸盐岩分布，地层岩性为元古界结晶灰岩、大理岩、千枚岩、砂板岩等。受构造及地下水的长期溶滤、溶蚀作用，断层附近，可溶岩（结晶灰岩、大理岩）裂隙、溶隙极为发育，为地下水强径流带和富集区；不可溶岩（千枚岩、砂板岩）呈泥状，具阻水性。针对该类型地下水的赋存规律，探采结合孔主要部署在断层附近，可溶岩一侧。在西沟乡施工的ZK4号探采结合孔，单井涌水量1771.632m3/d，水质良好。该探采结合孔的成功实施进表明区内含水介质（岩性）和控水构造对酸盐岩类裂隙溶洞水的控制作用，这一理论为该地区找水途径指明了方向。

3 成井技术与工艺

成井工艺是指井孔的建造以及其它施工程序和技术方法，主要实施技术有如下几种：

3.1 电法测井技术

在有咸淡水层分布的地区开采地下水时，需将咸水层加以封闭，以保证取水井的水质符合标准。所以当井孔钻进完毕后，应对井进行电法测井以保证封闭的准确性。根据测井资料合理地开发利用各含水层，正确指导下管成井工作。否则因不知含水层位置盲目下管就会给成井工作带来很多问题，严重者会造成井孔报废。因此，电测井是咸淡水分布成井工艺中不可缺少的一项重要工作。

3.2 钻井破壁技术

破壁是清除钻进时在开采含水层处的井孔壁上所形成的厚泥浆，以利于地下水能畅通无阻地由含水层中流出并通过滤水管流入井内。因而它是保证机井减小进水阻力达到设计出水量的重要的一环。破壁是保证机井出水量的重要措施。因此使用浓泥浆钻进的孔眼，破壁是必不可少的工序。破壁虽然对增加井出水量有益处，但过量破壁则可能造成孔眼坍塌，因此破壁一定要适当进行。

3.3 换浆工艺

换浆的目的是将孔内泥浆沉淀物排出孔外，换入稀泥浆，便于填入洗井。换浆可与破壁同时进行，亦即边破壁边送水换浆，换浆时一定要先浓后稀，逐步进行，否则便可能使孔底的沉淀物不易排出孔外。破壁后应将钻具下至孔底继续换浆，直至将孔内泥浆变稀。但换浆和破壁一样，要适可而止。