井下電視探測在第四系潛水防滲處理中的應用與探索

邊農方　李　波　彭俊峰

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井下電視探測在第四系潛水防滲處理中的應用與探索

邊農方李波彭俊峰

一、概況

1.大武水源地基本情況

大武水源地是我國北方罕見的特大型巖溶裂隙地下水水源地，也是山東省淄博市最重要的城市供水水源地。水源地面積148km2，包括大武、南仇、辛店三個富水地段，富水區面積27 km2。地下水的主要補給源是淄河流域大氣降水入滲地下后沿淄河斷裂帶向北運移，經多次勘探研究，水源地的可開采水資源量為40萬m3/d。

大武水源地主要有兩大含水巖組：一是上部第四系松散巖類孔隙水含水巖組，二是下部碳酸鹽巖類巖溶裂隙水含水巖組。孔隙水主要靠大氣降水補給，巖溶水主要靠南部淄河山區側向補給。

2.任務由來

水源地1989年之前成井的供水井中，由于當時第四系水質尚好，為了加大單井涌水量，大部分未做第四系潛水止水處理，有些還直接進行串層開采。隨著地方經濟的快速發展，水源地上化工企業不斷增多，第四系水質越來越差，對下部奧陶系承壓水構成潛在污染威脅。當承壓水水位低于第四系潛水水位時，在人為串層水井地段，上部已污染潛水極易對下部承壓水造成污染，并迅速向下游或周邊擴散，發生地下水污染事件。同時，這些“老井”的井壁管受到多年腐蝕幾近破損，井孔淤積嚴重，影響了供水安全。為此，需要對水源地上140多眼水井第四系潛水進行防滲處理。

3.防滲處理工藝簡介

在國內沒有成熟的防滲處理工藝技術可以借鑒的情況下，淄博市大武水源管理處結合大武水源地水文地質特點，在技術研討和現場試驗的基礎上，制定了《大武水源地水井第四系潛水防滲處理技術方案》，并應用在142眼水井第四系潛水防滲處理實踐中。其大致工藝是在原井壁內置入一條新井壁管固定到基巖適當位置，之后通過反射注漿至井口，以對上部潛水進行封固防滲處理。

二、井下電視探測主要解決的問題

1.確定水井是否需要進行防滲處理

通過井下電視探測技術，確定對第四系潛水需要進行防滲處理的水井主要有三種類型：上部第四系潛水與下部巖溶承壓水串層開采水井，第四系與基巖交際處未做封固防滲處理水井，原井壁管破損出現滲漏水井。

2.掌握水井資料

對水井第四系潛水進行防滲處理，需要準確掌握如下情況：第四系厚度、基巖深度、第四系以下基巖巖溶發育情況、井深、井孔變徑情況、舊井壁管腐蝕情況、水井淤積情況等。

3.現場判定防滲處理效果

在反射注漿過程中，如果井孔內無漏漿現象，且能夠注漿至井口，則表明達到了防滲處理目的；反之，則未達到目的。

要解決以上問題，依靠傳統的鉆具探測難以達到實現。所以，將井下電視探測引用到水井潛水防滲處理實踐中，起到了事半功倍的效果，并進行了有益探討。

三、井下電視探測儀器簡介

井下電視探測就是利用具有耐壓、防水、絕緣、照明光源的攝像頭，利用防水、承力傳輸電纜從井口逐漸放置到井孔內，將成像數據和深度實時傳輸到處理器并顯示在液晶顯示器上。井下電視主要由攝像頭、傳輸電纜、主機控制箱、光電編碼器、電動絞車、數據存儲設備等組成，具有直觀、簡捷、真實、準確等特點。最關鍵的是攝像頭的品質，決定了電視成像的質量。

360°旋轉井下電視即機芯攝像機圓周旋轉360°，仰俯旋轉180°，采用高功率流明超特強光LED冷光源照明，5級內置照明亮度調節，外置補光功能，使井下觀測更直觀、詳細、準確。

四、井下電視探測的應用與探索

1.井下電視探測的工作順序及內容

首先將泵管、水泵提離井孔，做好相關準備工作。具備探測條件后，將攝像頭放置在井口、將深度設置為0并開始錄像，使用人工或電動絞車慢慢下放攝像頭并觀察井內情況（原井壁管吊孔是否焊堵、是否串層開采、原井壁管是否破損漏水等），發現疑點可360°旋轉或180°仰俯旋轉以便獲得詳細信息。攝像頭進入水中后稍事停留以使圖像更清晰，觀察第四系與基巖交接處情況（原井壁管底部是否齊整、是否放置在破碎巖層上、井壁管下部巖石巖溶是否發育、是否有完整基巖段），觀察巖溶水清澈度情況，觀察井孔巖溶發育情況，觀察變徑、井深及淤積情況。

2.制定防滲處理方案

根據井下電視探測情況，本著“經濟、實效、便捷”原則，結合實際發現的問題，研究制定水井防滲處理方案。常見問題有：一是新井壁管管徑問題。新井壁管管徑既要滿足防滲處理要求，又要滿足原提水設備要求。當二者矛盾時，要么滿足防滲處理要求，配置較小管徑提水設備；要么將該井封填，另鑿新井。二是水井淤積問題。依據清淤難易程度和成本，確定是做防滲處理還是封填處理。三是巖溶水探頭石問題。對于巖溶中的探頭石，要用小型鉆具進行破碎取直，以便新井壁管置入，增大水井出水量。四是水質問題。一般而言，清澈的水水質好，渾濁的水水質差，要保證水井出水質量，須將渾濁區段巖溶進行封閉處理。

3.井下電視探測應用實例

（1）齊魯石化公司第二化肥廠尿素1號井，該井自1991年成井后，由于出水渾濁，一直沒有運行，原計劃做封填處理。2014年9月19日，經井下電視測量，發現原井壁管在第四系與基巖交接處（井深79m處）有一個漏洞，該洞是導致此井出水渾濁的主要原因。由于該井巖溶發育良好，井深228.5m，具備較高的開采價值，10月3日，對該井進行了防滲處理，成為了正常運行水井，節省了再鑿新井的資金投入，避免了國有資產的損失。

（2）淄博市自來水公司東風老6號井，成井于20世紀60年代末，90年代初停用至今。2014年12月16日，經井下電視測量，發現該井在井深29m處有漏點，漏水量10m3/h左右，井內淤積嚴重，井深僅62m。同時，發現井內有石塊、木板等淤積物，經清淤至井深103.5m，2015年1月20日，對該井進行了防滲處理，成為了正常運行供水井，節省了供水成本，提高了供水效率。

（3）位于淄河灘西岸的陽煤集團淄博第一化肥廠10號井，1979年成井。2011年8月，由于淄河上游太河水庫行洪放水，淄河灘殘存的污染物滲入該井，導致該井水質變差停止使用。2014年11月15日，當外徑355mm新井壁管置入井深86m處巖孔后，由于巖孔塌陷致使遇水膨脹橡膠膨脹后未能有效阻隔水泥漿向井底泄漏。為此，將50kg黃豆慢慢倒入新井壁管與井孔巖石之間空隙，經井下電視觀察，有少許豆粒掉入井底，此時，可以斷定黃豆已落在預定位置。11月16日，再次反射注漿時，井下電視觀察無漏漿現象，并且注漿至井口，達到了防滲處理完全止水的最終目的，現作為淄博第一化肥廠的生產備用井。

五、結論及建議

1.井下電視探測在水井第四系潛水防滲處理中，具有不可替代的重要作用

將深海探測成像技術應用于大武水源地140多眼水井的第四系潛水防滲處理，打破了以往利用鉆具對井孔進行探測的傳統模式，既節約了時間，又減少了工時費用，無論是在成井資料核實，施工過程監管，還是防滲處理效果檢驗等環節，井下電視探測均具有不可替代的作用。

2.通過井下電視探測技術，簡捷、直觀、形象地掌握了大武水源地地下水的賦存條件

大武水源地巖溶承壓水賦存空間呈層狀展布，其容積是固定不變的，承壓水水量多少（反映在承壓水位升降上），既與淄河上游山體中賦存的水量有關，又與大武水源地開采強度有關，與自身賦存空間關系不大。

3.井下電視探測功能進一步完善后，在地下水管理中具有廣闊的應用前景

目前井下電視探測僅局限在深度與成像這兩個要素上，建議在此基礎上增加如下功能：一是測量井斜功能，二是測量溶隙裂隙大小功能，三是水質常規組份實時檢測功能，四是方位測量功能，五是地下水流速測量功能。具有以上功能后，井下電視探測在鑿井及舊井修復、地下水水量水質監測、水文地質勘探等領域，將具有廣闊的應用前景■

（作者單位：山東省淄博市大武水源管理處255000）