第四纪地层管井快速洗井增水的实施要领

杨祥民，肖龙会，范 腾

（肥城市农田水利建设服务站，山东 肥城271600）

第四纪地层未胶结完整、呈松散状态、沉积类型多样化。沉积物的年代分布、岩性厚度对地下水的形成和运动有着直接影响。第四纪松散地层也可认为是没有胶结完整的松散岩石，它与沉积岩在岩性上又有着较大区别，第四纪含水层岩性主要为：粉砂层、砂层、砾石层，黏土因不透水一般为各含水层的隔水层。

1 快速洗井原理

第四纪管井洗井工艺一般采用的步骤大致分为：调浆、破壁、下管、做抽水试验。传统的洗井方式即费时又费力，工作效率低。破壁不彻底直接影响单井出水量，破壁严重又害怕出现缩孔现象有时导致井孔报废。一般都是为了保住井孔质量尽快下管，下管结束后再做抽水试验，往往单井出水量都达不到预期的效果。

洗井前加入适量的六偏磷酸钠和盐酸，利用六偏磷酸钠的分解、络合、离子交换吸附、对泥浆的稳定及疏导等作用，使黏土颗粒发生物化反应，形成高度分离、悬浮状态的胶体溶液。六偏磷酸钠络合泥浆中的钙镁离子，促使井壁周围的泥皮慢慢分离松软膨胀，拆散泥浆中的网状结构，盐酸可以助溶和升温，最终导致泥皮脱落，砂岩裂隙突显疏通水源，从而达到洗井的目的。

2 快速洗井工艺主要控制要点

1）垂直度。第四纪地层钻进进尺较快，钻机钻进时要始终保持井孔的垂直度，注意观察立柱、游动滑车、井口三者是否在一条直线上，做到“三点一线”。井口与井底的垂直关系到下井壁管的顺畅和延长水井的使用寿命。

2）泥浆。钻井的深度决定泥浆池大小，一般每百米的机井需要开挖大约60 m3的泥浆池，起初钻进放水要少量投入，根据泥浆的比重和粘稠度加水，泥浆比重均在1.1～1.3，黏稠度保持在20～24 s 为宜。如选用火碱或膨润土拌制泥浆，必须根据施工工艺及穿越土层进行配合比设计，无论对于成孔质量还是最终单井出水率，泥浆质量都是重要因素。泥浆质量差对井壁形成不了保护，井壁易有掉块或坍塌出现缩孔现象。如果中途发生特殊情况需要停工，必须借助泥浆的比重用泥浆填充整个井孔，经常观察井孔里面泥浆的消耗量，及时补充。

3）取样。钻井过程中地层的变化要及时记录。根据泥浆上涌的情况和提钻钻头带取的粘土记录地质变化情况。遇到含沙量较厚或较硬的地段要特别记录，在下井壁管密封时要对该地段建议用桥式滤水管，保证单井的出水率。

4）下管前的准备工作。根据班报表的记录计算出滤水管的具体位置。下管前桥式滤水管要做一个包装处理，在桥式滤水管处包裹滤水材料第一层用100 目筛网，第二层用棕皮包裹，用这两层的目的是为了更好地过滤裂隙水。最外部用3段竹皮均匀分开，然后用10#～12#铁丝均匀分段固定好。每10 m 做三个“W”型扶正器，下管时用铁丝绑扎好。这样做的目的是为了更好地保护滤水管外面的筛网和棕皮，以免井下裸露的岩石划破包装。螺旋管上端用长15 cmφ20～φ22 钢筋对称分四个方位用焊机焊接固定，便于用控制下管。下井壁管时管材与管材之间用电焊机焊接，速度要快。

5）换浆、调和泥浆混合比，投放六偏磷酸钠。钻进结束后，在机井内下一套略小于井孔的钻具，转动磨盘使整个井孔内的泥浆运动起来，然后用泥浆泵向机井内注水，使机井内的泥浆逐渐稀释向泥浆池流出，开始换浆。换浆结束后，提出钻具，向机井内加入六偏磷酸钠和少量盐酸，盐酸可以提高溶解速度起到助溶和升温的作用。六偏磷酸钠和黏土颗粒发生反应的时间大约在8～10 h，利用这个时间差尽快组织下井壁管（钢制或混凝土），这样既保住了井孔的质量又加快了井壁内泥皮的反应速度，为洗井创造了条件。

六偏磷酸钠的用量公式：

式中：W 为六偏磷酸钠的用量，kg;d 为洗井段范围内钻孔直径，m；P 为洗净段设计的六偏磷酸钠的浓度，一般为5～10%；H 为洗净段长度，m。盐酸用量一般为六偏磷酸钠的20%。

6）填充料的使用：井壁管下管结束后回填填充料也很关键，根据采样的信息进一步分析井下的地质结构。填充料一般使用天然优质石英砂。含粗砂建议用1～2 mm 与2～4 mm 混合使用；如果水井内含细沙、粉细砂则建议使用0.5～1.5 mm大小的混合使用效果较好。填充料必须用清水洗净后才可使用填充。进行填充滤料要缓慢进行，防止井壁管外部出现局部空隙。根据设计要求接触松散层部位也可以使用黏土球或红土填充。

7）洗井：填充料回填结束后，就可以立即洗井。洗井设备和材料：200QJ-32-196-30 kW 型井用潜水电泵1 台套。

洗井一般根据出水水质情况分为3 个阶段。以山西省孝义市某化工厂机井为例，钻井深度301.26 m。具体抽水时段如表1 所示。

表1 抽水试验报表

水质概述：开始为黄色、杂质多、随时间延长水质变清，停泵时水质为豆青色，水量充沛。水质变清，杂质少，停泵时水质已经清澈无异味、水量充沛。无杂质、无异味、清澈，水量充沛。

3 结 语

通过抽水试验证明：洗井前添加了六偏磷酸钠和少量盐酸的管井，缩短了洗井时间，提高了工作效率。六偏磷酸钠和盐酸注入井孔后与井壁周围的黏土颗粒发生反应，加快了井壁周围黏土颗粒的分解，使井壁的黏土泥皮膨胀脱落，疏通了岩层裂隙的水源；盐酸又与裸露岩石中的碳酸钙和碳酸镁发生反应加深了水源的补集，两者的结合为管井内增加出水量提供了条件，达到了预期的目的。