找水与成井工艺技术
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摘要：地下水作为水资源的重要组成部分，在水资源总量缺乏地区具有重要意义。本文简要介绍了地下水勘测技术和开采地下水所必需的成井工艺技术。
关键词：地下水；找水技术；电测深；成井工艺
Abstract: Groundwater as an important part of water resources in areas with lack of total water resources has great significance. This article briefly describes the technology necessary for groundwater investigation techniques and exploitation of groundwater into the well.Key words: groundwater; find water technology; electrical sounding; well completion technology
中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：
我国属于水资源量严重缺乏的国家，人均水资源量不足世界的三分之一，地表水资源更加匮乏并且分布不均。在有限的水资源量前提下，为保证人民生活和国民经济的发展，地下水成为一项很重要的资源补充，以下简单的介绍地下水的找水技术和开采地下水所需的成井工艺技术。
一、找水技术
地下水由于埋藏地质条件不同，所需的勘测技术方法不尽相同，在本地区找水技术中主要运用的方法为电测深法。电测深法是在地表同一测点上，从小到大逐渐改变供电电极之间的距离，进行视电阻率测量，来研究测线中点地下不同深度岩层的变化情况，确定不同地层的埋藏深度及其性质的方法。电测深法是电法勘探中最常用的方法之一。具体到电测找水工作中，电测深法可以用来解决以下任务：
（1） 含水层的分布情况、埋藏深度、厚度及圈定咸淡水的分布范围；
（2） 查明裂隙含水层的存在情况，寻找适于贮存地下水的断层破碎带，岩溶发育带及古河床等。
（3） 区域性的水文地质调查中，用来探明地质构造情况，如查明凹陷、隆起褶皱、断裂等地质构造。
电测深法可分为：四极对称电测深法、三极电测深法、十字测深法和环形测深法。三极测深主要用于避开测点附近的障碍物（如河流、冲沟、陡岩、建筑物或避开某一方向上的不均匀地质体）。十字测深法可以排除旁侧不均质体的干扰，判断曲线低阻反应是基岩含水层的反映，还是地形或不均质体的旁侧影响，以提高成井率。采用十字测深法时应平行及垂直岩层或断层的走向布极。环行测深的实质是在同一个测深点上，沿几个不同方位布极进行四极测深。该方法可以了解岩石的各方异性，并能测定岩石裂隙的主导发育方向。
二、成井技术与工艺
成井工艺是指井孔的建造以及其它施工程序和技术方法，主要包括:井孔钻进、电法测井、破壁疏孔、安装井管、围填滤料、封闭隔离、洗井和抽水试验等一系列工序。井孔钻进的方法很多，有冲击钻进、回旋钻进以及反循环钻进和空气钻进等。
在有咸淡水层分布的地区开采地下水时，需将咸水层加以封闭，以保证取水井的水质符合标准。所以当井孔钻进完毕后，应对井进行电法测井以保证封闭的准确性。电法测井的目的在于：1、确定含水层的岩性、埋深和厚度；2、确定咸淡水层的位置，为划分咸淡水而提供依据。根据测井资料能更合理地开发利用各含水层，正确指导下管成井工作。否则因不知含水层位置盲目下管就会给成井工作带来很多问题，严重者会造成井孔报废。因此，电测井是咸淡水分布成井工艺中不可缺少的一项重要工作。
电法测井包括视电阻率测井、自然电位测井。
破壁是清除钻进时在开采含水层处的井孔壁上所形成的厚泥浆，以利于地下水能畅通无阻地由含水层中流出并通过滤水管流入井内。因而它是保证机井减小进水阻力达到设计出水量的重要的一环。常用的破壁方法有三种：扩大钻头破壁、钢丝刷破壁和双钩破壁器破壁。破壁是保证机井出水量的重要措施。因此使用浓泥浆钻进的孔眼，破壁是必不可少的工序。如采用稀泥浆或清水钻进泥皮不厚时，也可不必破壁，但必须用彻底换浆来弥补破壁带来不足。破壁虽然对增加井出水量有益处，但过量破壁则可能造成孔眼坍塌，因此破壁一定要适当进行。
换浆的目的是将孔内泥浆沉淀物排出孔外，换入稀泥浆，便于填入洗井。换浆可与破壁同时进行，亦即边破壁边送水换浆，换浆时一定要先浓后稀，逐步进行，否则便可能使孔底的沉淀物不易排出孔外。破壁后应将钻具下至孔底继续换浆，直至将孔内泥浆变稀。但换浆和破壁一样，要适可而止。
疏孔的目的是为了下管扫清障碍，保证井孔圆直，以顺利地安装井管。疏孔多用疏孔器。
井管安装，简称下管，是管井施工中最关键最紧张的一道工序。常见的下管方法有：钻杆托盘下管法和悬吊下管法。
管填是指在下完井管以后紧接着向井管外壁与井孔壁之间的环状空隙内围填滤料的这道工序。由于滤料一般多是选用砾石，故也常将围填滤料简称填砾。管填滤料的目的是利用填入的滤料在管壁与孔壁之间形成环状的人工过滤层，以增大滤水管的进水面积，减少滤水管的进水阻力，防止孔壁泥砂通进井内，从而起到增大井水出水量，减少井水含砂量和延长井工程寿命的目的。
封闭隔离是为保证取水层的水质、水量不受其它含水层的影响，而将其它含水层进行封闭，使不会沿井壁串通到取水层或涌出地面的一种措施。封闭隔离方法有连续封闭隔离和分段封闭隔离。
洗井的目的是为了清除井孔内泥浆，破坏孔壁上的泥皮，冲洗掉井孔附近含水层中的泥土等细颗粒物质，以便在滤水周围形成良好的天然反滤层，从而增大井孔周围含水层的渗漏性，使井的水量增大。洗井的方法有空压机洗井、活塞洗井和二氧化碳洗井。
三、德州地质及成井情况
德州平原地区位于黄河冲积平原的下游,水文地质条件与黄河关系紧密。尤其是浅层松散沉积物的沉积规律与黄河改道变迁密切相关,在区内不同地段和不同深度沉积了很多粉砂、粉细砂、细砂、中细砂为主的含水砂层富集带。这些含水砂带与黄河走向大体一致,多呈北东向或近东西向分布,含水砂带宽度约在4―10公里不等,砂层累积厚度大于15米,单井出水量40―60方/时;含水砂带之间地区,砂层累积厚度在5―15米,出水量20～40方/时。这些含水砂层主要埋藏在80米以上,开采方便。以禹城市2011年小农水建设中开采机井为例(见表1)
表1：机井土层情况表
主要含水层分布在12-25米和35-60米的沙层，单井出水量60方/时以上。
作者简介：曲振奎男高级工程师主要从事工程施工管理工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。