渭北砂岩地层供水管井施工工艺

徐生海

陕西咸阳市礼泉县地下水工作队陕西省咸阳市713200

摘要：笔者本文现结合工程经验浅析白垩侏罗系地层水源施工的经验思路以陕西彬县-长武地区为例，就砂岩地层供水管井施工工艺给以简要的阐述。

关键词：地下水：区内岩性：含水岩组：供水井施工工艺

Becauseofsandstoneformationwatersupplytubewellconstructiontechnology

XuShengHai

ShaanxiteaminshaanxiprovinceXianYangShiLiQuanXiangroundwaterXianYangShi713200

Abstract:theauthorinthispaperiscombinedwithengineeringexperience,theauthorschalkJurassicformationwaterconstructionexperienceofideasinshaanxiBinXian-changwucountyareaasanexample,sandstoneformationwatersupplytubewellconstructiontechnologygivethebriefelaboration.

Keywords:groundwater:thelithologic:waterrockgroups:waterwellconstructiontechnology

前言：

在陕西渭北黄土塬区一带，黄土覆盖厚度较大，沟壑发育，入渗很少，，黄土塬区潜水含水层厚度较薄，大气降水多以地表径流形式排泄于河谷，地下水资源短缺，是西北严重干旱缺水地区，尤其是淡水资源更为贫乏。为了充分开发利用，依据钻探勘查区内地下水的分布和形成条件,以及含水岩层(组)的富水性及水化学特征,通过施工勘探孔和探采结合井揭露的地层，技术参数分析，浅层承压水已成为该区域主要地下水资源之一。

一、区内岩性

区内钻孔揭穿的地层由上而下依次为：第四、三系，白垩系，侏罗系地层，

白垩系下统洛河组岩性为紫红色、棕红色细～粗粒长石石英砂岩，中夹2层中厚层状杂色粗砾岩层。孔隙式胶结，致密坚硬，为河流相沉积。厚约80-225m，棕红色中、粗粒砂岩夹薄层泥岩及薄层棕灰色砾岩，抽水试验涌水量Q：1.828（l/s），单位涌水量q：0.09935（l/s•m），渗透系数K：0.0378（m/d），富水性中等—较强，水质类型SO4•Cl-Na型。为该区理想含水岩层。夹灰绿色泥岩、砂质泥岩。上部泥岩、砂质泥岩具隔水性。据井田内钻孔抽水试验涌水量Q：1.828（l/s），单位涌水量q：0.09935（l/s•m），渗透系数K：0.0378（m/d），富水性中等—较强，水质类型SO4•Cl-Na型。

由于钻孔的揭露，粗粒砂岩夹薄层泥岩及薄层棕灰色砾岩地层压力的释放在钻进过程中经常出现缩径卡钻现象，给施工带来一定的难度。该地区内，传统工艺只是对第四、三系（Q+N）松散地层安装套管，下部基岩地层均以裸眼成井后，随着时间的推移出水量减小，甚者造成提下水泵遇阻现象。以彬县蒋家河煤矿供水井为例，该井建于2005年5月，成井深度430米，套管安装长度206米，水泵安装深度380米，出水量每小时25立方米，由于下部基岩地层裸眼未安装套管，随着时间的推移出水量减小，到2010年初干枯，加深水泵遇阻，该井已经报废。另外一口水源井因同样原因水量逐部在减小，针对水源井传统设计该区域，出现的问题,2007年我们初步在彬县大佛寺煤矿做了改进，采用通井套管安装设计施工水源井4眼，2007-2012年在彬县的小庄，长武县的亭口等地施工的22眼，深度200-520米，到目前为止运行良好，无一例出现上述问题。

二、含水岩组

1、下白垩统洛河组孔隙～裂隙承压含水岩组

棕红色中、粗粒砂岩夹薄层泥岩及薄层棕灰色砾岩，抽水试验涌水量Q：1.828（l/s），单位涌水量q：0.09935（l/s•m），渗透系数K：0.0378（m/d），富水性中等—较强，水质类型SO4•Cl-Na型。

2、下白垩统宜君组孔隙～裂隙承压含水层（K1y）

棕红色～紫灰色块状巨砾岩，据邻区井田钻孔抽水试验：单位涌水量q：0.0088～0.2206（l/s•m），渗透系数K：0.020～0.861（m/d），属富水性不均一的弱含水层，矿化度2.59～5.39（g/l），水质类型Cl•SO4-Na型、SO4-Na型。

3、中侏罗统安定组相对隔水层（J2a）

岩性以棕红色、紫灰色泥岩、砂质泥岩及中、粗粒砂岩组成，据井田外围钻孔抽水试验：单位涌水量q：0～0.000076（l/s•m），富水性极弱，可视为煤系与上覆白垩系含水层之间的稳定隔水层。

4、中侏罗统直罗组裂隙承压含水岩组（J2z）

岩性为浅灰绿色中～粗粒长石石英砂岩，夹灰绿色泥岩、砂质泥岩。上部泥岩、砂质泥岩具隔水性。据井田内钻孔抽水试验：单位涌水量q：0.0026（l/s•m），渗透系数K：0.0164（m/d），富水性微弱含水层，水质类型SO4-Na型。

三、地下水补给、迳流、排泄条件

河谷川道松散层潜水，主要由大气降水和下伏基岩地下水补给，近河地段与河流地表水有互补关系，即洪水期河水补给地下水，枯水期地下水补给河水。黄土塬、梁、峁地区，以大气降水的垂直渗入补给为主。塬区地形开阔平缓，黄土透水性能好，降水入渗补给量大；梁峁区地形破碎，坡降大，降水多由地表流失，渗入补给量甚微。

基岩承压水补给来源以区域迳流补给为主。白垩系下统洛河组承压～无压水在露头部位也获得大气降水补给，向西南方向迳流，并在沟谷露头处向地表水系排泄；侏罗系中统承压水表现为侧向迳流补给，并向深部运移，迳流迟缓，甚至呈滞流状态。

四、供水水源选择及工程布置

依据前述地质、水文地质条件，结合矿井供水现状分析，并考虑到矿井供排结合等，对小庄煤矿风井广场供水水源选择及工程布置建议如下：

（1）风井广场及其周围，第四、三系冲～洪积层含水层地下水属潜水，水位埋深大，含水层厚度较小，单位涌水量0.000211l/s.m,水质类型为SO4•HCO3—Na型，矿化度1.05g/l，含水层富水性弱，难以开发利用。洛河砂砾岩承压含水层厚度约200m，钻孔抽水试验结果：单位涌水量0.12887/s•m，渗透系数0.07915m/d，水质为Cl•SO4─Na型，为富水性中等而水质差含水岩组。宜君组砾岩，通过物探显示具有一段含水的地层，据邻区井田钻孔抽水试验：单位涌水量q：0.0088～0.2206（l/s•m），渗透系数K：0.020～0.861（m/d），水质类型Cl•SO4-Na型、SO4-Na型，属富水性不均一的弱含水层。

参考工业广场1号水源井的施工经验，综合以上因素分析，可以选择开发利用洛河组及宜君组地层地下水，但应根据取水用途投入水处理设备，对地下水进行常规处理和深度处理。

1）供水水源可选洛河组砂岩及宜君组砾岩层地下水，但要根据取水用途进行水质处理，开采方式为分散式管井取水。

2）、白垩系下统宜君组（K1ｙ）

岩性为杂色巨厚层状粗砾岩。砾石成分主要为花岗岩、变质岩块次为石英岩块。砾径一般30～50mm，最大150mm以上，次棱角-次圆状，分选差，基底式或孔隙式胶结，致密坚硬。厚约42m，与下侏罗统安定组假整合接触。

3）、侏罗系中统安定组（J2a）

为棕红色、紫红色砂质泥岩，夹薄层紫灰色、灰绿色细～粗粒砂岩，底部为泥质粉砂岩，水平层理。本组地层以干旱气侯平原洪积相沉积为主。与中侏罗统直罗组假整合接触。厚约50m，与下伏直罗组连续沉积。

4）、侏罗系中统直罗组（J2z）

以灰绿色，灰白色砂岩泥岩为主。底部为灰绿色泥岩，团块状，质纯、致密、较细腻。与下伏延安组假整合接触。厚约41m，与下伏延安组呈假整合接触。

五、供水井施工工艺

1、孔身结构

初步确定管井结构为：0～245m，孔径450mm，下入406mm的套管；245～520m，孔径350mm，下入273mm井壁管。

2、钻机施工工艺

一开采用φ108mm取土器，钻至基岩（约245m）停钻，用φ450mm钻头扩孔至250m，下入φ406mm止水套管封闭土层。二开采用φ190mm钻头钻进，钻至520m停钻，进行抽水试验，结束后起拔抽水管。然后用用φ350mm钻头扩孔至520m，洗井后下入φ273mm出水井管，填砾封井，最后根据抽水试验及流量测井、水质化验成果成井。

结束语：

通过以上设计施工成井，杜绝因粗粒砂岩夹薄层泥岩及薄层棕灰色砾岩地层压力的释放，在钻进过程中经常出现缩径卡钻现象及运行使用中出现的问题，提高水井的使用率，延长了水源井使用寿命。