宁夏灵武市LWS01孔洗孔及止水技术实践与探讨_曹学斌.pdf

2020年第11期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-31修回日期 2019-12-31 第一作者简介 曹学斌 （1973-） ， 男 （汉族） ， 宁夏中卫人， 工程师， 现从事钻探施工管理工作。 宁夏灵武市LWS01孔洗孔及止水技术实践与探讨 曹学斌*， 何玉云 （宁夏回族自治区核工业地质勘查院， 宁夏 银川 750021） 摘要 2018年8月至2019年3月在宁夏灵武市实施了一口综合地质孔， 孔号为LWS01孔， 为了全面 地获取地质信息， 根据地质设计要求， LWS01孔为一孔多用孔， 先进性了岩芯钻探施工及第四系地 层的取样， 扩孔下管成井后进行了洗井及抽水试验， 期间采用了多种洗井及止水方法， 增强了洗井及 止水效果， 满足了抽水试验的设计要求， 对类似钻孔开展抽水试验工作有一定的借鉴意义。 关键词 水文孔； 洗井方法； 止水； 活塞； 空压机 中图分类号 P634 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202011-0057-02 1概述 近年来， 随着钻探技术的革新和发展， 通过布置一 个钻孔可以获取更多地质信息， 往往需要一孔多用。 宁夏灵武LWS01孔是2018年8月至2019年3月实施 的一口综合地质孔， 为了实现一孔多用的目的， 首先进 行了岩芯钻探施工， 进行了全孔取芯， 在上部第四系部 分， 采取第四系研究样， 研究第四系填充序列， 查明第 四系地层结构， 控制第四系厚度； 完成岩芯取样后进行 了扩孔下管工作， 完成了分层抽水试验， 在充分利用前 人资料的基础上， 进一步揭示下部地下水特征及鄂尔 多斯台地与银川平原地下水的补排关系； 配合物探工 作， 验证浅层地震解译黄河大断裂展布特征。 2工程概况 LWS01孔钻探施工分为岩芯钻探和水文扩孔成 井施工两部分 岩芯钻探施工工艺 采用XY-6B立轴钻机进行 了钻探取芯， 第四系地层进行了取芯和取样， 岩芯直 径∅82mm， 全孔岩芯采取率90以上， 采取钻具为单 动三层管钻具， 终孔口径∅124mm。施工时间为2018 年8月26日至11月1日。 水文孔扩孔成井施工工艺 采用水源2000型钻机， 终孔口径∅480mm， 扩孔至设计孔深后下入∅219mm 的石油套管及滤水管 （壁厚10.14mm， 钢级J55） 后进行 填砾、 止水封孔、 洗井、 试抽、 水样采取等施工。水文扩 孔施工时间为2018年11月10日至2019年1月15日， 水文孔成井、 洗井、 止水及试抽取样时间 2019年1月 16日至3月31日。 滤套管及洗井施工工艺 井深 800m， 止水位置， 85m和311m， 采用分层抽水的方式， 目的是防止第四 系含水层和二层水混抽及二层水与三层水混合。滤水 管共19根， 长179.13m。滤水管下入位置及含水层划 分见表1。 3洗井及止水施工工艺 3.1洗井施工工艺 滤水管层数 第一层滤水管 第二层滤水管 第三层滤水管 第四层滤水管 第五层滤水管 合计 下放位置 （m） 144.51～189.35 223.00～278.95 609.43～631.83 699.39～721.53 744.16～766.50 滤水管根数 5 5 2 2 2 19 滤水管长度 （m） 56.14 55.93 22.40 22.34 22.32 179.13 含水层位划分 第一含水层 第二含水层 第三含水层 三个含水层 表1滤水管下入位置及含水层划分 57 ChaoXing 2020年第11期西部探矿工程 活塞洗井 2019年1月15日至1月20日进行活塞 洗井， 活塞下放位置最深达到700m左右， 通过钻机卷 扬机拉∅8mm钢丝绳提拉活塞， 利用上提时活塞的封 闭作用形成井管内真空负压状态使含水层位中的水快 速大量涌出， 冲刷泥砂进入井管内， 打开含水通道。经 过5d活塞洗井， 下30m3泵至350m处试抽水， 21min后 掉泵， 通过测量出水量为150m3/d， 水色呈浅泥黄色， 地 质人员认为没有达到设计要求， 要求更换洗井方法采 用空压机洗井。 空压机洗井 将空压机安装好后， 用∅73mm风管 下放到350m处， 空压机送风进行洗井， 保持25MPa压 力洗井， 强力送风后， 井口持续有水流喷出， 喷射距离 有近 20m， 持续喷水 7min 后， 无水喷出， 只有气流喷 出。停机等待水位恢复2h后， 继续进行洗井。反复操 作3d后， 井口喷出水色发亮发白， 现场通过确认已达到 了较有效果的洗井。测定出水量为200m3/d， 但出水量 仍不理想， 需进一步采了增强洗井效果， 增加出水量。 井泵振荡洗井 下 30m3深井泵至最大扬程位置 400m， 进行抽水， 抽至掉泵， 停待2～3h， 等待水位恢复 后， 开泵抽水。抽水时间达到27min， 水质发白变清。反 复操作抽水10d， 通过不断开泵抽水和水位恢复， 达到最 大限度冲洗出水通道的目的， 以达到增大出水量的目的。 焦磷酸钠洗井 现场配制0.1焦磷酸钠溶液， 下钻 到780m处， 通过泥浆泵泵送至井内， 浸泡48h， 使溶液 与地层中的泥皮充分浸泡溶解作用。再次下入活塞进 行提拉洗井， 活栋洗井操作 15d， 测量出水量达到 320m3/d， 洗井操作结束。 3.2止水施工工艺 三个含水层分别抽水化验， 需要进行止水隔断井 管出水不互相混合， 防止井管内水混抽影响水质化验， 需要进行井管内止水。止水方法是加工止水盘， 中间 加工圆井， 电缆、 测管从圆井内穿过， 海带浸泡10min变 软后一层层缠绕在止水管中呈圆柱状。止水盘与水泵 间隔约15m， 下放泵至抽水层位后， 由井口处投入黄豆 约10kg， 然后入黄泥球约0.5m3， 利用海带、 黄豆、 黄泥 球吸水后的膨胀性达到止水效果。难度较大的是抽第 二层水时， 需要进行二次止水， 分别止水隔开第三层 水、 第一层水与第二层水， 防止混抽。现场反复操作进 行二次止水均没有达到有效止水的目的。当开泵试抽 时， 由于抽水后水量变化形成空间压力变化， 在上、 下 水的作用下， 形成压力差产生抽吸作用， 很容易破坏止 水层， 测量时发现测管内第一层水位有变化， 抽水时两 层水混抽， 没有达到止水效果。后通过下木塞至下部， 多投入黄豆及黄泥球形成足够的隔水层达到100m左 右。上部隔第一层水的止水也采用多投放， 形成足够 的止水带， 然后等待膨胀材料充分作用后再抽水。经 多次反复止水， 才达到止水效果。 4施工经验及技术探讨 1洗井是为了打开含水层中水涌出的通道， 洗净 含水层、 砾料、 井管之间的泥皮及泥砂， 需要一定强度 的水流或气流强力冲刷， 使泥砂及泥皮进入井管内被 水泵抽走。 2活塞洗井通过抽吸作用能够达到洗井作用， 对上 部含水层能够有效地达到洗井效果， 但对600m以下的洗 井效果不明显， 由于反复提拉， 钢丝绳反复受拉反扭容易 打折， 需要小心操作， 且对下部的洗井效果不好。现场因 钢丝绳打折， 两套活塞掉落井内。空压机洗井效果较好， 能够形成强力气流吹入含水层位， 有效清净出水通道， 增 强洗井效果， 达到打开出水通道的目的。但不能长时间 洗井， 防止洗塌地层。井泵振荡洗井可能有效携带泥砂 及泥皮， 并且成本较低， 操作简单。焦磷酸钠溶液通过浸 泡溶解泥皮， 可以溶解钻探时井壁内的泥皮。 3多种洗井方法综合使用是为了有效地增强洗井 的效果， 洗井需要精心施工， 需要反复使用多种洗井操 作， 来增大洗井的效果。LWS01井的洗井时间达到了 45d， 就是为了增大洗井效果， 反复使用了不同洗井方 法， 为了增大出水量。 4止水采用海带、 黄豆、 黄泥球在井内吸水膨胀形 成有效的止水效果， 具有好操作、 成本低的特点， 但也会 是劳动强度大、 止水效果不易控制需要靠经验和抽水时 才能观察到， 需要等待约12h等待黄豆、 海带、 黄泥球吸 水膨胀达到止水效果。如果现场有空压机， 可能采用胶 囊充气止水效果会更好， 更易操作， 但成本会增加。 5结语 随着我国经济条件的发展， 水文钻探施工也向着一 孔多用、 综合调查的施工方向的发展。需要不断提高钻 探施工水平， 提高现场操作水平。这需要技术先进、 装 备精良、 业务熟练的钻探施工队伍， 必须不断提高施工 设计水平， 采用最经济、 最科学的施工方法， 才能提高水 文钻探的施工效率， 为地质勘探提供技术保障。 参考文献 [1]李明， 林文彬.水井洗井技术的探讨[J].西部探矿工程， 2008 （8） . [2]张庆平， 杨军平， 李学军.供水井清淤施工方法[J].西部探矿 工程， 2018 （12） . 58 ChaoXing