井下电视探测在第四系潜水防渗处理中的应用与探索

边农方　李　波　彭俊峰



井下电视探测在第四系潜水防渗处理中的应用与探索

边农方李波彭俊峰

一、概况

1.大武水源地基本情况

大武水源地是我国北方罕见的特大型岩溶裂隙地下水水源地，也是山东省淄博市最重要的城市供水水源地。水源地面积148km2，包括大武、南仇、辛店三个富水地段，富水区面积27 km2。地下水的主要补给源是淄河流域大气降水入渗地下后沿淄河断裂带向北运移，经多次勘探研究，水源地的可开采水资源量为40万m3/d。

大武水源地主要有两大含水岩组：一是上部第四系松散岩类孔隙水含水岩组，二是下部碳酸盐岩类岩溶裂隙水含水岩组。孔隙水主要靠大气降水补给，岩溶水主要靠南部淄河山区侧向补给。

2.任务由来

水源地1989年之前成井的供水井中，由于当时第四系水质尚好，为了加大单井涌水量，大部分未做第四系潜水止水处理，有些还直接进行串层开采。随着地方经济的快速发展，水源地上化工企业不断增多，第四系水质越来越差，对下部奥陶系承压水构成潜在污染威胁。当承压水水位低于第四系潜水水位时，在人为串层水井地段，上部已污染潜水极易对下部承压水造成污染，并迅速向下游或周边扩散，发生地下水污染事件。同时，这些“老井”的井壁管受到多年腐蚀几近破损，井孔淤积严重，影响了供水安全。为此，需要对水源地上140多眼水井第四系潜水进行防渗处理。

3.防渗处理工艺简介

在国内没有成熟的防渗处理工艺技术可以借鉴的情况下，淄博市大武水源管理处结合大武水源地水文地质特点，在技术研讨和现场试验的基础上，制定了《大武水源地水井第四系潜水防渗处理技术方案》，并应用在142眼水井第四系潜水防渗处理实践中。其大致工艺是在原井壁内置入一条新井壁管固定到基岩适当位置，之后通过反射注浆至井口，以对上部潜水进行封固防渗处理。

二、井下电视探测主要解决的问题

1.确定水井是否需要进行防渗处理

通过井下电视探测技术，确定对第四系潜水需要进行防渗处理的水井主要有三种类型：上部第四系潜水与下部岩溶承压水串层开采水井，第四系与基岩交际处未做封固防渗处理水井，原井壁管破损出现渗漏水井。

2.掌握水井资料

对水井第四系潜水进行防渗处理，需要准确掌握如下情况：第四系厚度、基岩深度、第四系以下基岩岩溶发育情况、井深、井孔变径情况、旧井壁管腐蚀情况、水井淤积情况等。

3.现场判定防渗处理效果

在反射注浆过程中，如果井孔内无漏浆现象，且能够注浆至井口，则表明达到了防渗处理目的；反之，则未达到目的。

要解决以上问题，依靠传统的钻具探测难以达到实现。所以，将井下电视探测引用到水井潜水防渗处理实践中，起到了事半功倍的效果，并进行了有益探讨。

三、井下电视探测仪器简介

井下电视探测就是利用具有耐压、防水、绝缘、照明光源的摄像头，利用防水、承力传输电缆从井口逐渐放置到井孔内，将成像数据和深度实时传输到处理器并显示在液晶显示器上。井下电视主要由摄像头、传输电缆、主机控制箱、光电编码器、电动绞车、数据存储设备等组成，具有直观、简捷、真实、准确等特点。最关键的是摄像头的品质，决定了电视成像的质量。

360°旋转井下电视即机芯摄像机圆周旋转360°，仰俯旋转180°，采用高功率流明超特强光LED冷光源照明，5级内置照明亮度调节，外置补光功能，使井下观测更直观、详细、准确。

四、井下电视探测的应用与探索

1.井下电视探测的工作顺序及内容

首先将泵管、水泵提离井孔，做好相关准备工作。具备探测条件后，将摄像头放置在井口、将深度设置为0并开始录像，使用人工或电动绞车慢慢下放摄像头并观察井内情况（原井壁管吊孔是否焊堵、是否串层开采、原井壁管是否破损漏水等），发现疑点可360°旋转或180°仰俯旋转以便获得详细信息。摄像头进入水中后稍事停留以使图像更清晰，观察第四系与基岩交接处情况（原井壁管底部是否齐整、是否放置在破碎岩层上、井壁管下部岩石岩溶是否发育、是否有完整基岩段），观察岩溶水清澈度情况，观察井孔岩溶发育情况，观察变径、井深及淤积情况。

2.制定防渗处理方案

根据井下电视探测情况，本着“经济、实效、便捷”原则，结合实际发现的问题，研究制定水井防渗处理方案。常见问题有：一是新井壁管管径问题。新井壁管管径既要满足防渗处理要求，又要满足原提水设备要求。当二者矛盾时，要么满足防渗处理要求，配置较小管径提水设备；要么将该井封填，另凿新井。二是水井淤积问题。依据清淤难易程度和成本，确定是做防渗处理还是封填处理。三是岩溶水探头石问题。对于岩溶中的探头石，要用小型钻具进行破碎取直，以便新井壁管置入，增大水井出水量。四是水质问题。一般而言，清澈的水水质好，浑浊的水水质差，要保证水井出水质量，须将浑浊区段岩溶进行封闭处理。

3.井下电视探测应用实例

（1）齐鲁石化公司第二化肥厂尿素1号井，该井自1991年成井后，由于出水浑浊，一直没有运行，原计划做封填处理。2014年9月19日，经井下电视测量，发现原井壁管在第四系与基岩交接处（井深79m处）有一个漏洞，该洞是导致此井出水浑浊的主要原因。由于该井岩溶发育良好，井深228.5m，具备较高的开采价值，10月3日，对该井进行了防渗处理，成为了正常运行水井，节省了再凿新井的资金投入，避免了国有资产的损失。

（2）淄博市自来水公司东风老6号井，成井于20世纪60年代末，90年代初停用至今。2014年12月16日，经井下电视测量，发现该井在井深29m处有漏点，漏水量10m3/h左右，井内淤积严重，井深仅62m。同时，发现井内有石块、木板等淤积物，经清淤至井深103.5m，2015年1月20日，对该井进行了防渗处理，成为了正常运行供水井，节省了供水成本，提高了供水效率。

（3）位于淄河滩西岸的阳煤集团淄博第一化肥厂10号井，1979年成井。2011年8月，由于淄河上游太河水库行洪放水，淄河滩残存的污染物渗入该井，导致该井水质变差停止使用。2014年11月15日，当外径355mm新井壁管置入井深86m处岩孔后，由于岩孔塌陷致使遇水膨胀橡胶膨胀后未能有效阻隔水泥浆向井底泄漏。为此，将50kg黄豆慢慢倒入新井壁管与井孔岩石之间空隙，经井下电视观察，有少许豆粒掉入井底，此时，可以断定黄豆已落在预定位置。11月16日，再次反射注浆时，井下电视观察无漏浆现象，并且注浆至井口，达到了防渗处理完全止水的最终目的，现作为淄博第一化肥厂的生产备用井。

五、结论及建议

1.井下电视探测在水井第四系潜水防渗处理中，具有不可替代的重要作用

将深海探测成像技术应用于大武水源地140多眼水井的第四系潜水防渗处理，打破了以往利用钻具对井孔进行探测的传统模式，既节约了时间，又减少了工时费用，无论是在成井资料核实，施工过程监管，还是防渗处理效果检验等环节，井下电视探测均具有不可替代的作用。

2.通过井下电视探测技术，简捷、直观、形象地掌握了大武水源地地下水的赋存条件

大武水源地岩溶承压水赋存空间呈层状展布，其容积是固定不变的，承压水水量多少（反映在承压水位升降上），既与淄河上游山体中赋存的水量有关，又与大武水源地开采强度有关，与自身赋存空间关系不大。

3.井下电视探测功能进一步完善后，在地下水管理中具有广阔的应用前景

目前井下电视探测仅局限在深度与成像这两个要素上，建议在此基础上增加如下功能：一是测量井斜功能，二是测量溶隙裂隙大小功能，三是水质常规组份实时检测功能，四是方位测量功能，五是地下水流速测量功能。具有以上功能后，井下电视探测在凿井及旧井修复、地下水水量水质监测、水文地质勘探等领域，将具有广阔的应用前景■

（作者单位：山东省淄博市大武水源管理处255000）