水文地质钻探与钻孔抽水试验

水文地质钻探和钻井抽水试验现场管理，发表人：姚子志，目录，一，水文地质钻探二，钻井抽水试验三，自流井水头观测和注水试验，一，水文地质钻探，一，目的(二)，水文钻井设计书的编制(三)，岩芯水文目录，一)，目的，地表以下岩性，结构， 利用不同岩层含量(揭示隔水性和埋藏条件的水文地质钻头，进行各种专业水文地质试验，如抽水试验、泄水试验、压水试验、注水试验等，通过这些试验求出含水层富水性、渗透性等水文地质计算参数，为计算不同含水层涌水量提供依据，评价、开发地下水资源本次粤北地区地下水资源调查钻孔，物探异常的验证、水文地质试验多，保留长期观测，解决饮用水困难、地方病区变水、变水示范井的四大作用，明确把握水文地质钻井工作具有独特的现实意义。 (二)、水文钻井设计书的编制、钻井设计书的质量直接影响生产钻井的质量，作为水文地质技术人员必须认真负责这项工作。 钻井设计书是在完成水文地质测量和地面物探的基础上进行的，即设计依据(附表一)。 (二)、水文钻孔设计书编写，1、设计书内容：设计孔深层孔深钻孔结构和地质直方图地质岩性、结构及主要水文地质特征、溶洞裂隙发育情况等水文地质要求钻孔技术备注(钻孔结构的补充和测量、水管安装等)。 2、钻头结构：设计的钻头要打多少口径，哪个孔的深度要改变口径，需要不同口径段的钻头，这些孔段需要安装保护壁管(套管或过滤管)，抽水试验使用抽水设备时，出水管和水管应该如何安装(同心式或设计抽水孔的地理位置不同对钻井结构的要求也不同，地质技术人员在确定钻井孔的平面位置后，必须根据当地地形的地形形态、地质测绘和物探成果，设计科学合理的钻井结构。 由于广东北部地区地下水的特征，本次调查中不同类型或不同地质条件下的钻井结构有： (二)，水文钻井设计书的编写，a，多孔抽水试验主孔(抽水孔)和单孔抽水试验孔。 (a )具有第四系松弛含水层霸盖的多孔扬水主孔：开口直径350mm、下325mm或273mm的保护管、试验段(砂砾层位置)下219mm的过滤管、管外填充砂砾(砂砾厚度一般为75100mm )。 岩盘口径170mm，未填充溶洞时，抽水裸孔，填充溶洞裂缝或半填充时，隔离下普通过滤管(168mm )后进行抽水试验。 (b )第四类无松散层抽水主孔：原则上开口直径为219mm的挡土墙管(一般为250mm220mm )，岩盘直径为170mm。 b、多孔扬水试验的观测孔(a )有第四系的松散带水层的观测孔，在220mm处开孔，是下168mm的保护管、下146mm的过滤管(有时是否包网)。 岩盘部分口径130mm，裸孔或下108mm的过滤钢管。 (b )无松动含水层的观测孔： 150mm开孔、146mm管保护壁、以下裸孔或下108mm过滤水管。 (二)、水文钻井设计书编写、c、自动水位监测长期观测钻井：除满足不同性质含水层抽水试验要求外，应井设备安装要求设计井管结构。 另外，对于深埋于含水层的埋藏型岩土钻井，根据勘探提供的深度数据设计了钻井结构。 3、水文地质要求：一般要求钻井工程、冲洗水要求清水进入，个别孔段极需破碎使用泥浆的，须经水文地质技术人员同意。 孔倾斜要求：孔深100米，孔倾斜不超过2，要求进入50米的倾斜。岩心采集率：粘土和完全岩盘要求70% (单层60% )，松散层和破碎带要求40% (单层30% )。 孔深效应正：下一道工序应进行效应正孔深：即测斜、终孔、抽水试验前后、封孔、大钟乳洞或钻头自由落下等效应正方法以钻头实际自由落下为基准，发现钢尺测量钻头、抽水试验后效应正、埋孔对含水层富水性评价的影响(二)、水文钻井设计书的编写、钻井简易水文观测：简易水文观测获得初见水位，发现含水层、地下水的水力性质、含水层的位置和富水性，为以下专业水文地质提供定性评价提供必不可少的基础工作，观测内容包括钻井中每次进尺孔深度、 包括一次挖掘后和挖掘前的水位观测(前后时间间隔为3-5分钟以上)在内的冲洗液消耗量(计算进入开始时和进入停止后的罐的读取值、罐中加水的数量、每单位时间的消耗量、每单位英尺的消耗量)、进入中遇到的落下、崩塌孔的深度、漏水、钻头的自由落下等记录。 潜水过程中发现涌水时，停止钻头测量水头高度，进行注水试验(附表2 )。 (二)、水文钻井设计书的编写，应按规范要求、水文地质钻井，在进入过程中连续进行简易水文地质观测，并编写观测记录。 地质钻探，在调查阶段也必须进行。 在勘探阶段，只有在基本了解钻井地层岩性、结构、结构的情况下才进行简易水文观测，或者很少进行简易水文观测，但在现实生产活动中容易忽略的原因是非专家不了解简易水文观测的重要意义，屡次一举而得，认为不太必要。 经验表明，简易水文观测是发现含水层、地下水水力性质、含水层位置和富水性的重要手段，应引起所有水文地质人员和参与粤北水文地质调查的人员认识和充分重视。 否则，浪费国家资源，是失职和不负责任的行为。 上述钻井简易水文观测、岩心采集率、钻孔倾斜要求、修正钻孔深度，主要包括水体位置记录和封孔在内的6项工作是测量钻井工程质量的6项指标，建议项目部分就钻井生产质量管理列入议程，根据6项指标制定标准，作为检测钻井工程质量的依据。 (三)、岩芯水文地质目录、核心目录是专业水文地质工作钻井方面的首要基础资料，是项目部技术人员每个人都要关注重视的工作，工作质量的好坏与钻井生产密切相关的检测内容包括：下次核心的进尺、核心长度、核心和核心卡的配置顺序、 包括核心卡填写是否符合要求，核心箱顺序和深度标记等，目录负责人同时在现场下次计算核心采集率，发现采集率不足还是低，现场寻找班长和钻井技术人员，改变生产技术方法及时修复。 将所要求的班报告书记录转移到核心目录专用表中，在下次记录中记述核心地质岩性，记录顺序和内容一般为，(三)，岩芯水文地质目录，第四系疏地层：土层名，颜色，湿度，粘塑性，砂砾成分粒级和百分比含量，筛选性，研磨园度，疏，粘粒粘着状况，透水，隔水性能等岩石：岩石的名称、颜色、构造、矿物组合、岩心形状、熔蚀破碎、(构造破碎还是机械破碎)、节理裂缝的发育状况、断层和摩擦痕迹、水锈现象、化石、层理构造面等，其中重点指出的是具有层、边界线、断层、层理构造面的岩心， 对于具有结构面的子芯的每个位置测量芯中的具体长度，并且根据芯的采集率计算出分配结构面中出现的位置孔的深度，层处理面通常要求以芯轴(芯中心线)和层面的角度来显示(测量作业也很重要，需要，该结构面实际上是地层产状的层面， 从90层面减去核心轴的角度的层的角度是岩层的倾斜角，倾斜角是我们计算地层厚度、孔洞深度、断层伸展的唯一数据，要求所有地质相关人员操作)。 测量仪器的测量操作方法、现场实习。 如果有残留纤芯，在将纤芯捞起后，修正上次的采集率，或者分配穿孔纤芯层的深度。 根据(三)、岩土水文地质目录、收集的岩土裂隙、构造破碎等特殊现象资料，分析其构造痕迹的内在联系和富水性，改进抽水试验时的钻井构造和井管设计，指导施工生产。 现场制作钻芯直方图，在岩溶或裂隙结构发育区现场测量芯线岩溶率。 终洞后修正洞深，根据“六大指标”的完成情况检查洞的质量，进行质量评价，交给下一个抽水试验和观测洞使用。 二、钻井抽水试验，(一)，试验目的(二)，抽水试验的种类和类型划分(三)，抽水试验孔的配置(四)，抽水试验现场的技术管理和资料整理工作，(一)，试验目的，总目的，阐明工作场所的水文质条件，为合理利用地下水资源提供依据。 具体来说，1、评价含水层的富水性，推测井孔的最大涌水量和单位涌水量。 2、确定和计算含水层水文地质参数，为地下水资源评价、坑涌水量预测和坑疏干排水提供依据。 3、了解地下水与地表水(或水系)和不同含水层之间的水力联系和降漏斗的形成、扩散、影响半径、边界条件等。 (二)、抽水试验的种类和类型划分、抽水试验的类型、种类、名称多，有十几种，按区分内容进行划分。 (1)抽水钻孔和观测孔的数量：由1个抽水主孔、1个观测孔构成的被称为多孔抽水试验的2个以上主孔同时只向被称为“孔群互阻抽水”或者群孔抽水试验的1个试验孔抽水，称为“单孔抽水”。 (2)试验阶段的含水层的数量：各含水层的性质不明，单独抽出某含水层的水称为“分层抽水”，各阶段富水性不同，各阶段应评价的抽水称为“阶段抽水”，含水层的数量多，各层的特征大致明确，用含水层组应评价的抽水称为“混合抽水”。 (3)根据暴露含水层的情况进行区别：暴露全部含水层厚度的“完全井抽水”，根据目的或考虑到经济条件，含水层暴露不完全的“不完全孔(井)抽水”。 (4)抽水试验的深度顺序分为：弱含水层、细粒层、试验时从小降水到大降水的深度(S1S3)抽水称为顺向抽水。 强渗水粗粒层先大幅度降低后小幅度降低(S3-S1)者被称为反向抽水。 (5)专业目的或要求：考虑矿井、采矿突水、疏干方案进行的试验是被称为矿井疏干试验的大型供水集中开采的地区，为了开采生产前或正式使用前的抽水被称为“开采性抽水试验”的利用地下水的地区或灌区，验证开采量，求取水文地质相关参数，更加合理(三)、抽水试验孔布置、主孔布置原则： 1、工作场所布置、评价本区水文地质条件最具代表性的富水含水层外露分布区(考虑第一期使用条件)、供水为斜构造盆地、大断裂带、疏水层沉积环境好区、构造交流处等。 观测孔：考虑与抽水主孔合作解决水文地质问题，粤北地区观测孔的设计认可为总原则，配置在当地时，根据地形、地形和含水层的露出情况，通道可以考虑各种因素，评价地区富水性和水力关系，达到相互关联的目的。 钻孔深度：考虑主要含水层、溶洞裂隙、岩溶发育下限、穿过主要断层构造破碎带、钻孔时预留沉渣孔等作为钻孔深度的设计依据。 (四)、抽水试验现场的技术管理和现场资料整理工作，试验过程的现场管理，与用哪个设备抽水有很大的不同。 常用设备有空气压缩机和深井泵，压缩机抽水时，水文地质技术人员经常检查，如压缩机运行是否正常、风量、压力是否稳定、抽水管、水管安装是否合理、混合器深度是否满足沉没比要求、大幅度下降深度是否满足规范要求等用潜水深井泵抽水时，要考虑测量水位的水管的安装、流量观测等现场作业。 我们技术人员现场资料整理主要有以下工作，工作目的主要是以抽水过程的观测资料、图表的形式理解和检测试验情况，及时发现有无异常现象，发生异常时应立即采取纠正措施，秋后不能清算，为室内整理资料正确评价含水层地下水特征奠定基础。 工作在稳定流和非稳定流两种理论方法上有一定差异。 (四)、抽水试验现场技术管理和现场资料整理工作、稳流抽水试验：严格按规范，检测水位、流量观测稳定时间是否符合要求，现场制作如下图表。 1 .画出流量、深度的经过曲线，有观测孔时同时画出。 绘制Q=f(s )关系曲线。 绘制q=f(s )关系曲线。 非稳定流理论实验表明，抽水时的出水量保持常数，观测水位由规范要求的时间间隔决定，持续时间由水位下降和时间单对数关系曲线决定。 现场制作曲线有1，S-t过程曲线。 2、水位下降-时间对数过程曲线。 3 .观察洞水位下降对数-与主洞的距离对数关系曲线。 根据现场制作的曲线，与基准曲线进行比较检查，发现不同形状的痕迹应及时处理(附表3 )。 在、稳流、1、QSt继续曲线开始抽水后，正常运转时，现场描绘的曲线平稳有序，中途发生故障时，动力不变时，减少深度可能会急剧增大或流量减小，但没有地质相关人员时，可按时观察记录如果有观测孔，也请同时绘制时间曲线。 2、Q=f(S )关系曲线在观测上没有错误，在扬水运转正常的情况下，在三次变深的Q-S关系曲线中出现5种曲线类型。 I、直线型：通过原点的线为直线，抽水试验中的水压标准曲线，试验前通过简易水文观测暂时确认该地下水为受压性质，经过三个降深试验，与试验前的认识是否一致，需要现场分析和判断能力，确认抽水试验成果的质量问题。 ii、上弯弧型：潜水含水层抽水的曲线类型或耐压水承受管壁，包括过滤阻力和三维流、湍流的影响而形成的曲线。稳流、急内弯弧曲线：检查该曲线出现含水层水源不足，或水断面在抽水试验过程中堵塞，前者或后者，经检查证明，如探孔、扫孔、洗孔等不是穿孔堵塞，减小最大下降深度值或适当减小下降深度宽度，这种类型的曲线有两种可能：当吸水笼头(或混合器)放置在过滤器入水部时，抽水受到三维流、湍流、影响，表明是正常现象；当吸水笼头放置在过滤器入水部以上时，表明抽水试验有错误，应找出原因，重新进行试验v、型曲线表示某下降深度值以下的s变大，q不变，设计下降深度值变大，需要调整。 另外，画出Q=f(S )的关系曲线，用二次下降深度代替三次下降抽水试验：经验法(承压水、潜水)； 首先用求曲度值的方法按曲度值计算(详细参照室内整理部分)。 3、q=f(S )关系曲线。 形成I、ii、iii、iv、v种关系曲线与反映Q=f(s )关系曲线时相同. 非稳定流，1，S-t过程曲线：与稳定流抽水的区别在于观测时间采用累积时间，采用定流量抽水，因此下降深度满足标准时可停止水位恢复，时间函数采