專(zhuān)利名稱(chēng)：一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地質(zhì)學(xué)鉆探領(lǐng)域的鑿井結(jié)構(gòu)，具體涉及一種一孔多層地下水動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè)井。
背景技術(shù)：
地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的基礎(chǔ)工作，是以和掌握地下水動(dòng)態(tài)變化特征，科學(xué) 評(píng)價(jià)地下水資源，制定管理開(kāi)發(fā)利用與有效保護(hù)措施，減輕和防治地下水污染及相關(guān)的地 質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境的重要基礎(chǔ)。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井是獲取地下水動(dòng)態(tài)信息的主要工程設(shè) 施。目前，在古地理復(fù)雜的沉積環(huán)境，多向巖性沉積物源組合，形成多水文地質(zhì)單元鑲 嵌的松散沉積地層，垂深向不同含水層組地下水監(jiān)測(cè)井全部為單孔式地下水監(jiān)測(cè)井或叢式 監(jiān)測(cè)井群。一眼井只能監(jiān)測(cè)一個(gè)地下水含水層組，存在建設(shè)成本高、占地面積大，施工周期 長(zhǎng)，不便于儀器的使用和管理等問(wèn)題。形成了人、財(cái)投入大采集信息不便的現(xiàn)象。大口水平幅射井一般深度為20m以?xún)?nèi)，在含水層部位鉆鑿小管水平幅射井，目的 是廣匯水源增大出水量；石油系統(tǒng)叢式定向井為在很小的區(qū)域內(nèi)斜垂向鉆鑿不同深度目的 層位成井，井底距可達(dá)幾百米，但井口距相距很小為幾米至十幾米，故為叢式定向井。大口水平幅射井達(dá)不到一孔多層組地下水動(dòng)態(tài)的觀測(cè)要求，而且成井較淺；石油 系統(tǒng)叢式井已經(jīng)被借鑒，但在600m垂深內(nèi)各層組地下水動(dòng)態(tài)的觀測(cè)仍是單井，解決不了前 述的問(wèn)題。在我國(guó)一孔多井建設(shè)多見(jiàn)為巢式和連續(xù)多通道式(大口水平幅射井)，但一般成 井較淺，多為十幾米至上百米。無(wú)法滿足需監(jiān)測(cè)深度在500m以下(井深在500-600m)，以及 不同地區(qū)存在地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的差異的大深度一孔多層監(jiān)測(cè)井的建設(shè)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的開(kāi)采一個(gè)層位一眼井的工程模式存在成本高、占地面積大、施工 周期長(zhǎng)等不足的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，該地 下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井可以實(shí)現(xiàn)占地面積小，使井位集中，便于管理，降低開(kāi)發(fā)建設(shè)和管理成本， 便于新技術(shù)的應(yīng)用，環(huán)保節(jié)能。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下一種一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，所述的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井是在一個(gè)大口徑鉆孔 中，設(shè)置二眼或二眼以上的不同深度的單井，形成一孔多層結(jié)構(gòu)；在每一眼單井內(nèi)安裝結(jié)構(gòu) 井管，并在每眼單井的下部各安裝濾水管，在每眼井濾水管的外面為砂礫層；各眼單井之間 互不連通。所述的每一眼單井內(nèi)安裝的結(jié)構(gòu)井管為從井口向下依次相連的泵室管、井壁管、 濾水管及沉淀管。由于采用上述技術(shù)方案，使本實(shí)用新型一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井與現(xiàn)有的一個(gè)層位一眼井的技術(shù)相比，具有如下有益效果1)占地面積小，一孔多井(一孔可達(dá)成5井，成井深度最大600m)成井后占地面積 小于lm2，加上觀測(cè)設(shè)施專(zhuān)用房占地面積小于10m2。解決了征地難和征地費(fèi)用問(wèn)題。2)解決了松散層地下水水源地由分散開(kāi)發(fā)集中供水變?yōu)榧s式開(kāi)發(fā)集中供水問(wèn) 題，大幅度地降低開(kāi)發(fā)建設(shè)、管理成本，同時(shí)便于新技術(shù)的應(yīng)用、環(huán)保節(jié)能。3)對(duì)水質(zhì)穩(wěn)定性和質(zhì)量要求較高而需用水量較大的企業(yè)及其有關(guān)需求部門(mén)，不但 解決了集約性開(kāi)采的難點(diǎn)又便于操控新技術(shù)的應(yīng)用、便于管理降低成本。4) 一孔多層技術(shù)的應(yīng)用，可解決占地難，井位分散不便管理的問(wèn)題；又可實(shí)現(xiàn)同 含水層組井不同層位的采灌，達(dá)到儲(chǔ)能而又冷熱水不混合的目的，更節(jié)約建設(shè)資金，進(jìn)一步 降低運(yùn)行費(fèi)，使節(jié)能環(huán)保的地下水儲(chǔ)能冷暖空調(diào)應(yīng)用進(jìn)一步普及。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本實(shí)用新型一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井的結(jié)構(gòu)展開(kāi)剖視示意圖。圖2是圖1原結(jié)構(gòu)的A-A剖視示意圖。圖3是圖1原結(jié)構(gòu)的B-B剖視示意圖。圖4是圖1原結(jié)構(gòu)的C-C剖視示意圖。圖中，1.咸水層止水水泥球，2. 3#井止水水泥環(huán)，3. 3#井止水水泥球，4. 3#井礫 層，5.濾水管，6. 2#井止水水泥環(huán)，7. 2#井止水水泥球，8. 2#井礫層，9. 1#井止水水泥環(huán)， 10. 1#井止水水泥球，11. 1#井礫層，12.支架，13.泵室管，14.沉淀管，15.變徑部分，16. 1# 井，17.井底封，18.井壁管，20.邶井，30. 3#井，40、41、42.大口徑鉆孔。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井所設(shè)置的層數(shù)及每一層的深度取決于以 地質(zhì)分層為基礎(chǔ)所形成的地下水含水層的數(shù)量及其深度。本實(shí)施例為天津地區(qū)基巖埋藏較 深、松散沉積層巨厚、地下水已開(kāi)發(fā)利用需要監(jiān)測(cè)的地區(qū)，該區(qū)域供水井開(kāi)采地下水已開(kāi)采 至新近系地層含水層組。以地質(zhì)分層為基礎(chǔ)，依據(jù)地下水埋藏條件、水文地質(zhì)特征開(kāi)發(fā)利用 狀況及多年分層組沿用習(xí)慣，揭露地層段內(nèi)發(fā)育八個(gè)地下水含水層組。各組埋藏深度及水 文地質(zhì)條件分述如下(1)淺層淺水地下含水層組底界深度為50m左右，地層時(shí)代為全新統(tǒng)&和上更新統(tǒng)上部地層β32，即淺層淺水 層組地層時(shí)代為仏+3，發(fā)育第一海相層。水力特征為潛水、微承壓水和淺層承壓水。地下水 形成條件為參與現(xiàn)代水循環(huán)，接受降水補(bǔ)給和蒸發(fā)排泄，再補(bǔ)給能力強(qiáng)。該層組有二個(gè)動(dòng)態(tài) 監(jiān)測(cè)段，即0-20m和20-50m層段。2)第一承壓含水層組(I)該層組底界深度為150-200m，該層組其上為海相層發(fā)育埋藏咸水底界深度為 80-120m，其下為地下淡水。地層時(shí)代為Q3+2，即上更新統(tǒng)下部地層和中更新統(tǒng)地層。該層組 發(fā)育四層海相層(第二、第三、第三、第四海相層)。該層組接受遠(yuǎn)距離側(cè)向補(bǔ)給和越流補(bǔ)[0027]3)第二承壓含水層組(II)該層組地層時(shí)代為下更新統(tǒng)地層上段β2，底界深度為230-320m。4)第三承壓含水層組(III)地層時(shí)氏為第四系下更新統(tǒng)β1下段及新近系上新統(tǒng)上部iV23m地層。底界埋深 420-600m。5)第四承壓含水層組(IV)該含水層組地層時(shí)代相當(dāng)于新近系明化鎮(zhèn)組M3m中上段地層，底界埋深 700-800m。6)第五承壓含水層組(V)該層組地層時(shí)代相當(dāng)于新近系明化鎮(zhèn)組iVt1中下段地層，底界埋深I(lǐng)OOOm左右。7)第六承壓含水層組(VI)地層時(shí)代相當(dāng)于新近系上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組下段iV22m地層。底界埋深1200-1250m。8)更深層承壓含水層組該承壓含水層組地層時(shí)代為新近系上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組下段Mm及中新統(tǒng)館陶組Nlg 地層，即地層時(shí)代為ivL+M地層。因此，該區(qū)域需垂向上對(duì)開(kāi)采利用地下水的八個(gè)開(kāi)采含水層組九個(gè)地下水動(dòng)態(tài)段 進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？摄@鑿成井深度600米，根據(jù)不同地域特征監(jiān)測(cè)任務(wù)的要需求，鉆鑿二眼或二眼 以上的不同深度、不同地層組組合的單井，形成一孔二層、一孔三層、一孔四層、一孔五層地 下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井。在每一眼井內(nèi)安裝結(jié)構(gòu)井管。現(xiàn)以圖1所示的一孔三層觀測(cè)井結(jié)構(gòu)為例 作詳細(xì)說(shuō)明。圖1所示的實(shí)施例為鉆鑿的第二、第三、第四承壓含水層組一孔三層地下水監(jiān)測(cè) 井的結(jié)構(gòu)展開(kāi)示意圖，該監(jiān)測(cè)井是在一個(gè)大口徑鉆孔40中，下入三眼不同深度的單井，形 成一孔多層結(jié)構(gòu)。在該大口徑鉆孔40中，存在二級(jí)鉆孔變徑，如圖2的A-A剖視示意圖所 示，外圈為大口徑鉆孔40，在0至-160米時(shí)，其大口徑鉆孔40的鉆孔直徑Dl為Φ800mm ； 如圖3的B-B剖視示意圖所示，在-160米至-430米，大口徑鉆孔41的鉆孔直徑D2為 Φ650mm ；如圖4的C-C剖視示意圖所示，在-430米至-550米，大口徑鉆孔42的鉆孔直徑 D3為Φ 500mm。該三眼井的具體尺寸為3#井30，其為第二水壓含水組，該含水組的取水段 為240至280米，成井井深為330米，在井內(nèi)安裝結(jié)構(gòu)井管，該結(jié)構(gòu)井管為從井口向下依監(jiān) 測(cè)層位按序排布依次相連的泵室管13、井壁管18、濾水管5和沉淀管14。對(duì)于> 120米的 深層水處的泵室管13和井壁管18之間設(shè)有井管變徑部分15，對(duì)于小于120米的淺層水部 分不需要變徑，設(shè)置變徑是為了節(jié)約材料并利于下管。本實(shí)施例中3#井的變徑部分15的上 面是圖2所示的dl為直徑219mmX 7的泵室管13，長(zhǎng)160米；變徑部分15以下為圖3所 示的d2為直徑159mmX6的井壁管18、濾水管5和沉淀管14，共長(zhǎng)170米。井壁管18通過(guò) 變徑部分使管徑比泵室管要小。2#井20，其為第三承壓含水組，該含水組的取水段為350至410米，成井深度430 米，變徑部分以上為直徑219mmX7的泵室管，長(zhǎng)160米；變徑部分以下為直徑159mmX6的 井壁管、濾水管和沉淀管，共長(zhǎng)270米。1#井16，其為第四承壓含水組，該含水組的取水段為490至540米，成井深度為550
5米，變徑部分以上為直徑219mmX7的泵室管，長(zhǎng)160米；變徑部分以下為圖4所示的d3為 直徑159mm X 6的井壁管，濾水管和沉淀管共長(zhǎng)390米。Is井、2#井、3#井這三眼地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)井設(shè)有等長(zhǎng)的泵室管160米，主要目的是 在井內(nèi)下入規(guī)格深井潛水泵汲取涌入井內(nèi)的地下水，因此，泵室管管徑較大，為直徑219mm。 下入長(zhǎng)度考慮了地下水靜、動(dòng)水位及區(qū)域逐年水位降。泵室管與大口徑鉆孔40間采用咸水 層止水泥球1進(jìn)行止水封閉，防止地下咸水區(qū)域突滲咸水體下移涌入井內(nèi)，影響監(jiān)測(cè)井的 正常使用。在每眼井的下部各安裝濾水管5，在每眼井濾水管5的外面填滿礫層，礫層為與 地下含水層地下水涌入井內(nèi)的人為涌道，一孔三層地下水監(jiān)測(cè)井設(shè)有三個(gè)地下含水層組含 水層位礫層，如圖1所示的3#井30的3#礫層4，2#井20的2#礫層8及1#井16的1#礫層 11。各眼單井之間互不連通。在相鄰的兩眼單井2#井20和1#井16的井壁管之間，以及3# 井30和1#井16的井壁管之間固定焊接有支架12，防止單井與其它井靠壁，在最深單井 井16底部設(shè)置井底封17，其余單井2#井20和3#井30底部通過(guò)水泥完全封閉。在每眼單 井濾水管外面的砂礫層上方，向上依次設(shè)有止水水泥球和止水水泥環(huán)，最深的一眼井的砂 礫層設(shè)至僅次于該井深度的單眼井的沉淀管，最淺的單井設(shè)至泵室管底端。如圖1所示的 3#井止水水泥環(huán)2及3#井止水水泥球3，2#井止水水泥環(huán)6及2#止水水泥球7，1#止水水泥 環(huán)9及1#井止水水泥球10。三道水泥環(huán)的作用為切斷四個(gè)含水層組地下水在孔內(nèi)的水力 聯(lián)系，使各層組地下水恢復(fù)自然的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。止水水泥環(huán)下的止水水泥球的作用有二 一是 節(jié)約礫料的投入；二是防止注入水泥環(huán)時(shí)水泥涌入礫層，保持礫層的隙率。本實(shí)用新型一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井的工藝過(guò)程為(1)成孔按上述3眼單井的深度和孔徑，分別鉆三眼單井。(2)下管依次下入1#井結(jié)構(gòu)井管、2#井結(jié)構(gòu)井管和3#井結(jié)構(gòu)井管，在井底部設(shè)置井底封。 并安裝鐵板支架各2幅，以防止靠壁。(3)成井填礫止水在Is井濾水管部位填礫，即1#礫層，從孔中心及2#井、3#井井管內(nèi)下入，予計(jì)方 量滿足后從2#井井管內(nèi)下入探器探砂高，砂高高于濾水管上部30m。沉實(shí)后依方量下入 Φ 3-4cm粘土球止水，下入方法同上。其作用一是止水，二是防止下道工序的水泥注入不與 填礫接觸。粘土球孔內(nèi)厚度8-10m，即1#止水水泥球。在2#井管內(nèi)預(yù)置420m鉆桿，井口鉆 桿與高壓水泥固井車(chē)連接按方量打入水泥即1#止水分隔層組水泥環(huán)，其作用有二，一是分 隔第四、第三含水層組水力聯(lián)系，二是固置2#井井底封。止水水泥環(huán)厚度為10-20m，注入水 泥水灰比1:1。1#水泥環(huán)固結(jié)4小時(shí)后，通過(guò)孔中心位及3#井井管下入2#井礫層方法同上，即2# 礫層，此后下入2#止水水泥球。然后在孔中心位或2#井井管內(nèi)預(yù)置330m鉆桿，上部與固井 車(chē)相連，注入水泥，即成2#止水水泥環(huán)，一是分隔第二、第三含水層組水力聯(lián)系，二是固置3# 井井底封。固止時(shí)間，方法同上。于孔中心及三井孔壁間隙依次下入3#礫層，止水水泥球。于孔中心預(yù)置鉆桿180m 與固井車(chē)相連，注入3#水泥環(huán)分隔第一、二層組水利聯(lián)系。其上投入泥球至地面切斷上腹 各層及與咸水層水力聯(lián)系。至此成井結(jié)構(gòu)全部完成進(jìn)入大型空壓機(jī)分別洗井程序。[0053] 本實(shí)用新型適用于基巖埋藏較深，上腹松散層較厚的平原地區(qū)。適宜和天津區(qū)域 平原相似，基巖埋藏較深，松散沉積層互層，地下水以開(kāi)發(fā)利用需監(jiān)測(cè)的地區(qū)，如滄州地區(qū)。
權(quán)利要求1.一種一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，其特征在于所述的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井是在一個(gè) 大口徑鉆孔中，設(shè)置二眼或二眼以上的不同深度的單井，形成一孔多層結(jié)構(gòu)；在每一眼單井 內(nèi)安裝結(jié)構(gòu)井管，并在每眼單井的下部各安裝濾水管，在每眼井濾水管的外面為砂礫層；各 眼單井之間互不連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，其特征在于所述的每一眼單 井內(nèi)安裝的結(jié)構(gòu)井管為從井口向下依次相連的泵室管、井壁管、濾水管及沉淀管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，其特征在于在>120米的深 層水處的泵室管和井壁管之間設(shè)有井管變徑部分，井壁管通過(guò)變徑部分使管徑比泵室管要
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，其特征在于在兩眼相鄰單井 的井壁管之間固定安裝有支架，在最深的單井底部設(shè)置井底封，其余單井底部通過(guò)水泥完 全封閉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，其特征在于在每眼單井的砂 礫層上方依次向上設(shè)有止水水泥球和止水水泥環(huán)，最深的一眼井的砂礫層設(shè)至僅次于該井 深度的單眼井的沉淀管處，最淺的單井設(shè)至泵室管底端。
專(zhuān)利摘要一種一孔多層地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)井，是在一個(gè)大口徑鉆孔中，下入二眼或二眼以上的不同深度的單井，形成一孔多層結(jié)構(gòu)；在每一眼單井內(nèi)安裝結(jié)構(gòu)井管，并在每眼單井的下部各安裝濾水管，在每眼井濾水管的外面填滿砂礫層；各眼單井之間互不連通。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)占地面積小，使井位集中，便于管理，降低開(kāi)發(fā)建設(shè)和管理成本，便于新技術(shù)的應(yīng)用，環(huán)保節(jié)能。本實(shí)用新型適用于基巖埋藏較深，上腹松散層較厚的平原地區(qū)，用于地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，獲取地下水動(dòng)態(tài)信息。
文檔編號(hào)E02D29/12GK201883451SQ201020295650
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者傅建文, 張建民, 李志民, 柴成繁, 焦志東, 王俊林, 顧新洲, 高建穎 申請(qǐng)人:天津市鑿井總公司