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水文钻探与成井工艺 工程钻探学课件 工程钻探 第三节 成井工艺 三、填砾 1、砾料的选择 2〕砾料的均匀度 砾料的均匀度主要涉及用一种规格的砾料还是用多种规格的砾料，即是混合填砾与均匀填砾？室内试验证明了均匀砾料无论在渗透性和孔隙度上皆优于混合砾料 3〕砾料的质量 砾料应该是干净的、滚圆的、光滑的河砂 第三节 成井工艺 三、填砾 1、砾料的选择 4〕砾料估算 填砾高度：考虑到洗井、抽水过程砾料下沉，填砾高度要超过滤水管上端一定高度否那么，经过洗井、抽水后，砾料会更加密实而下沉，露出过滤器而出现涌砂现象 第三节 成井工艺 三、填砾 1、砾料的选择 4〕砾料估算 砾料的数量应与需要填砾的井段的环状体积相等 砾料需用量可用下式估算： Q 0.785 D2-d2 L k Q―需要砾料数量， D―井径 d―井内滤水管的外径 L―填砾井段长度 k―超径、下沉系数， 一般k＝1.2―1.5, 第三节 成井工艺 三、填砾 1〕静水填砾法―浅井填砾 2、填砾方法 填砾前先进行彻底换浆，然后停泵填砾，孔中的冲洗液处于静止状态，向井管四周进行填砾，故称静水填砾法。

2〕抽水填砾法―中深井填砾 抽水填砾是利用空压机抽水，将抽水管下至滤水管底部以上0.5m处，进行反循环抽水；同时在井管外部进行投砾，砾料随着反循环水流而高速下降，沉落在滤水管周围 第三节 成井工艺 三、填砾 2、填砾方法 3〕钻杆泵入法―深井填砾 砾料混入冲洗液，用钻杆在井管外泵入 第三节 成井工艺 四、止水 在水文地质钻孔和一些供水井中，对目的层以外的地层进行封闭和隔离，以防止对目的层干扰和污染，为此目的所进行的工作称止水 止水的方式方法很多，概括起来可分为：临时止水和永久止水两种 第三节 成井工艺 四、止水 1、临时止水 临时止水，应用于在一个钻孔要对两个以上的目的层进行测试时，或该目的层取完资斜后并无保存钻孔必要时，而采用的止水方法临时止水材料除要求可靠性、不污染地下水外，还应有利于套管的起拔常用的止水材料有：海带、桐油石灰、橡胶制品等 第三节 成井工艺 四、止水 2、永久止水 永久止水用于供水井中主要封闭有害含水层，以防止水质恶化通常采用粘土、水泥等永久性材料 第三节 成井工艺 四、止水 3、止水质量的检查 1〕水位差检查法 当止水物发生效用后，管内外静止水位即发生变化，如果相邻的含水层压力相差不大，可以采用向某一含水层抽水或注水，测量含水层的静水位有无变化来检查止水质量。

第三节 成井工艺 疏通目的层，在整个成井工艺中占的比重较大通常采用对准目的层安装滤水管，因此，有人说滤水管是水井的“业务区〞，成井工艺中，其它问题都是围绕着滤水管而开展的 一、滤水管 滤水管是安装在不稳定的、但要求出水的含水层段，如砂层、岩石碎裂的断层带滤水管应该是能让含水层中的水自由而通畅地流人水井内，同时又要阻止砂或碎岩随水流人井内，简述为：滤水阻砂 第三节 成井工艺 一、滤水管 对滤水管的要求，可概括为以下几点： 〔1〕具有最大的进水面积，以减少地下水经过它时的阻力 〔2〕具有足够大的机械强度，能满足安装井管时的负荷和抵抗地层的压力 〔3〕最大限度的耐腐蚀能力和不因滤水管被腐蚀而影响水质的卫生要求 〔4〕具有良好的滤水挡砂能力，滤水孔不易被地层中的物质堵塞 〔5〕具有安装方便、本钱低廉以及取材容易等 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 1〕骨架式滤水管 骨架式滤水管除独立用作滤水管外，还常作为其它类型的滤水管的骨架根据所开的健水孔的形状，骨架式滤水管有三种型式 〔1〕圆孔滤水管：圆孔滤水管是在井管上利用钻床打眼加工制成，圆孔交错排列。

第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 1〕骨架式滤水管 〔1〕圆孔滤水管： 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 1〕骨架式滤水管 〔1〕圆孔滤水管： 圆孔滤水管的圆孔直径d取决于含水层颗粒的大小及其均匀度，一般常为10 -20mm左右假设作为其它类型滤水管的骨架，那么d可取大些孔间距决定于d，一般取a 2.5-3.0 d 孔隙率对于钢质滤水管可制成孔隙率在30% 以上，铸铁滤水管可在23% 左右；石棉水泥滤水管那么在15-16% 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 1〕骨架式滤水管 2 条缝式滤水管 条缝的宽度取决于含水层的粒度，其标准宽度为2.0 2.5 3.0 4.0mm 长度一般制成150mm，各排条缝之间距离为10 -20mm 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 1〕骨架式滤水管 3 筋条滤水管：筋条滤水管是在滤水管两接头间焊以直径为10-16mm的钢筋或三角形的钢条围成圆柱形，长约3-4m其内每隔一米左右焊一支撑圈，以增加其刚度。

第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 2〕缠丝滤水管 缠丝滤水管是在骨架滤水管外缠以金属丝而成倘假设骨架管是圆孔滤水管或条缝滤水管，为使水流通畅在管外每隔40-50mm焊上直径6mm的垫筋，然后再缠金属丝 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 3〕包网滤水管 包网滤水管制作方法与缠丝滤水管采用的骨架管相同，只是外表不缠丝而包以过滤网而成 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 4〕砾石滤水管 选取适合的砾石并充填于骨架管与含水层之间，使形成一个人工砾石过滤层，以增大水井的过滤半径其骨架管常是骨架滤水管、缠丝滤水管或特制的筐架 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 5〕贴砾雄水管 贴砾滤水管简称贴砾管，这种滤水管是在骨架管外将砾料、粘合剂、石膏等物质，按一定比例在模具里加压、固化而成 6〕玻璃钢滤水管 玻璃钢滤水管是采用热固性树脂浸渍玻璃纤维机械缠绕一次成型 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 7〕塑料滤水管 近年来在国外采用塑料制成滤水管，开展很快。

塑料滤水管形式很多，可以适应不同的地层条件塑料滤水管具有本钱低，成型快和适应面广等特点 第三节 成井工艺 一、滤水管 1、滤水管的类型和结构 除上述的滤水管以外，我国还使用着很多种其它类型的滤水管如石棉水泥滤水管，水泥砾石滤水管、炉渣水泥滤水管等等这些滤水管的特点是加工制造较容易，本钱低廉但重量大，故多用于农田灌溉水井 第三节 成井工艺 一、滤水管 2、滤水管的选择 选择滤水管时主要依据是含水层的结构特征和地下水的性质当然，也应考虑材料来源和本钱因素 通常是根据含水层构造的结构特征来确定滤水管的类型，而滤水管的材料主要依据地下水性质来选择 第三节 成井工艺 一、滤水管 2、滤水管的选择 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 1〕滤水管的长度 生产实践说明，较长的滤水管在抽水过程中的进水规律是，滤水管由上部而往下，其进水量逐渐减少的可以有最优进水段、一般进水段和不进水段三个段落因此，在一定量的抽水条件下，滤水管的有效长度是有限度的 同时，注意水井抽水时出现的动水位，无论在任何情况下，井内最大水位降时的动水位，不能降至滤水管的顶端。

第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 1〕滤水管的长度 如果涌水量已经确定，滤水管的类型已经选好此时，滤水管的长度与含水层厚度有关 当含水层很薄或涌水量要求相当大时，滤水管的长度与含水层厚度相等 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 1〕滤水管的长度 当含水层相当大〔大于l0m以上〕滤水管的有效长度，可按下式计算： L alg 1+Q 式中：L――滤水管的有效长度， a――校正系数，与含水层和井结构有关，一般取17 Q―设计的涌水量，1/s 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 2 滤水管的滤水孔〔间隙〕和孔隙率 滤水孔〔间隙〕尺寸取决于含水层砂砾的有效粒度假设滤水管外面填砾时，滤水孔的大小应当保存住90％或更多的填砾 假设滤水管外不填砾而直接接触天然含水层，滤水孔的拟定应根据取自含水层的砂样的筛分资料来确定 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 2 滤水管的滤水孔〔间隙〕和孔隙率 对于均匀细砂组成的含水层，滤水孔能挡住40―50％的砂粒即可。

在均匀粒度的粗砂和砾石层选择滤水孔时，滤水孔的尺寸可按档砂的30―50％来选取 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 2 滤水管的滤水孔〔间隙〕和孔隙率 孔隙率是衡量滤水管滤水性能优劣的指标孔隙率大，那么进水面积相对地也大，水经滤水管的阻力就小但是，过大的孔隙率必然影响滤水管的强度 滤水管的孔隙率应与地层的给水度相吻合因此，在选择滤水管孔隙率时至少不应小于地层的给水度 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 3 进水速度 地下水在滤水管周围以大的进水速度，流动时，会使压力降低地下水的压力降低，使溶解在地下水中的二氧化碳逸出，于是出现不溶于水的碳酸盐类沉淀在滤水管周围使滤水管的滤水孔和周围的天然过滤层的孔隙被堵塞，当一局部滤水孔堵塞后，水流速度会更加剧烈，这种恶性循环是造成滤水管报废的主要原因当然，如果地下水含有其它杂质或铁细菌时，结垢和腐蚀将会同时产生 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 3 进水速度 为防止滤水管被腐堵塞或防止地层砂在井运行时进入井内，而控制地下水流入井内的速度，此设计速度称之为最大允许进水速度，或称平安流速。

式中：V最大应许进水速度 K含水层的渗透系数 第三节 成井工艺 一、滤水管 3、滤水管主要尺寸确实定 式中：Q―设计的涌水量 L―滤水管的长度 m―滤水管的孔隙率 v―最大允许进水速度 滤水管的直径〔包括填砾的外径〕确定后，即可确定钻井的终孔直径 4〕滤水管的直径 滤水管的长度，滤水管的孔隙率和最大允许进水速度后滤水管的直径可根据所要求的涌水量，由下式算出： 第三节 成井工艺 井管的安装工作，在成井工艺中是重要的一环，它直接地影响成井的质量在井管安装过程中，稍不注意，很容易发生井管和滤水管错位、脱落、断裂、扭斜或中途堵塞等事故这些事故处理起来很繁且易影响成井质量，甚至引起整个井的报废因此，必须采取谨慎的态度，做好各项淮备工作 二、井管的安装 第三节 成井工艺 1、井管安装前的准备工作 安装井管，准备工作包括以下各项： 〔1〕冲孔换浆――钻孔钻到预计深度后，井内泥浆粘度大并含有大量的岩屑，井壁有较厚的泥皮如果在这种情况下安装井管，滤水管的滤水孔有可能被堵塞或井管放不到预计深度，造成滤水管与含水层错位，或给填砾、洗井带来很大困难，甚至使水井不出水而报废等。

在井管安放于井中前，应该将井内岩粉冲洗干净 二、井管的安装 第三节 成井工艺 1、井管安装前的准备工作 2 校正井深――要精确的测量井的深度，特别是含水层的深度，以保证准确的安装井管和滤水管必要时，应采用物探测井来进一步校正钻进过程中取样的淮确性 〔3〕探井――与校正井深的同时，用大于井管直径的探孔器进行探孔，也可以用井径仪探井，以查明井壁是否规整、圆滑和有无“狗腿〞井段 二、井管的安装 。