集束式監測井施工中的關鍵技術

張建良, 尉 璽, 孫梓航, 王進衛, 楊全合

（北京市地質工程勘察院, 北京 100048）

隨著人們對環境的日益重視, 環境監測就需要越來越精細化。巢式監測井監測的層位較少, 一般為3層；連續多通道監測井的井管口徑較小, 最大為22mm, 因此研究集束式監測井成井工藝, 井管口徑為50mm, 既能滿足安裝監測儀器需求, 監測的層位又能夠達到7層以上, 對我國今后的監測井未來發展意義重大。

1 集束式監測井

集束式監測井就是將7根或7根以上的監測管下入同一孔內, 分別監測不同層位的地下水（見圖1）。集束式監測井與常規的巢式監測井相比, 監測的層位更多、更加精細, 更加經濟。

圖1 集束式監測井

2 集束式監測井施工關鍵技術

2.1 監測井口徑選擇

集束式監測井井管口徑不宜太大, 如果口徑選擇過大, 由于井管根數較多, 勢必造成施工口徑要增大, 這樣以來, 一是增加施工難度, 二是增加施工成本。

根據常規監測儀器的外徑考慮, 一般集束式監測井內管選擇不超過50mm為宜, 集束式監測井外管為315mm。

2.2 防塌技術處理

集束式監測井成井周期比較長, 防塌是成井的關鍵環節, 如果在成井過程中出現坍塌, 造成監測井失敗, 那么將前功盡棄, 前期投入的工作將浪費, 造成不必要的經濟損失, 為此在集束式監測井成井過程中, 為了解決防塌問題, 采用二次成井法, 即首先下入外管, 分層填礫和止水, 然后在外管內進行二次成井, 再進行第二次分層填礫和止水。先下外管的目的：

（1）保護地層, 防止因成井周期長, 在成井過程中因孔壁坍塌而造成監測井報廢。

（2）小管間隙小, 分層止水和填礫時, 止水位置特別重要, 如果有誤差, 容易造成止水失敗, 而提前下入大管, 大管外的空間大, 能夠準確測量止水位置, 下入大管后, 管內礫料和粘土球的用量就能夠計算準確, 在填入過程中, 只要計量無誤, 止水位置就相當準確了。

（3）外管下完后完成了第一次成井, 需要進行洗井, 由于口徑比較大洗井容易, 這樣第二次成井時, 內管洗井也就相對容易多了。

2.3 止水層厚度選擇

止水層厚度越大, 止水效果越好, 但是監測的層位會變少。經過試驗, 止水層厚度只要在1.5～2m, 那么就能達到止水目的, 為了穩妥起見, 一般集束式監測井的止水厚度大于2m即可。

2.4 下管方式

監測井常用的下管方式一般為兩種, 一是捆綁式下管方式, 就是將所有的井管捆綁在一起, 集中下入井內, 最后在分層填礫和止水, 另一種逐根下管方式, 就是先下入最深的一根管, 填礫止水到設計深度后, 再下入第二根井管, 然后填礫止水, 以此類推, 最后下入全部井管。

集束式監測井采用兩種下管方式都可以, 捆綁式下管方式, 優點是保證監測層位能夠準確到位, 測量礫料和止水層位置比較方便, 更加準確。缺點是下管過程比較復雜, 操作繁瑣, 稍有不慎容易出現跑管等事故。逐根下管方式優點操作簡單, 不宜出事故。缺點是由于環狀間隙過小, 內管下部的位置不宜確定, 影響礫料和止水層位置測量, 會造成止水位置出現偏差。建議優先選用捆綁式下管方式。

2.5 止水技術

集束式監測井井管較多, 管與管之間的密封是個關鍵, 如果兩管之間密封不好, 會造成相鄰兩個含水層串通, 造成止水失敗。兩個井管的密封工藝不能太復雜, 現場應具有可操作性。

集束式監測井止水采用粘土球來進行止水, 利用粘土球溶解, 變成止水層, 將各管進行密封, 但是管間距對止水效果影響較大, 如果管間距過小, 止水效果較差。當各井管的間距大于20mm時, 止水效果完全沒有問題。因此在下管過程中, 一定要保證各井管的間距不能小于20mm。

3 結語

（1）集束式監測井一定要嚴格按照操作規程進行施工, 各關鍵環節嚴格把控。

（2）止水層厚度應大于2m。

（3）下管一定要到位, 保證監測層位準確。

（4）內外管分層止水位置一定要一一對應, 不能出現誤差。

（5）止水完成后, 需要靜止24h, 然后才能洗井, 以便粘土球能夠充分溶解。