第三系中地?zé)峋┕こＲ?jiàn)的主要問(wèn)題

李連生（山西省第二地質(zhì)工程勘察院）摘要：本文介紹了山西侯馬、運(yùn)城盆地第三系中施工地?zé)峋壮霈F(xiàn)泥漿吸附、井管腐蝕、井內(nèi)不能投濾料、水質(zhì)渾濁、長(zhǎng)期開(kāi)采造成水位下降的原因及防治措施。地?zé)嶙鳛橐环N新型的能源，近年來(lái)在我國(guó)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于取暖、醫(yī)療、養(yǎng)殖、種植等各個(gè)領(lǐng)域，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)很大的效益，使人民生活逐步得到改善。特別是北京、天津、西安等大城市的地?zé)衢_(kāi)發(fā)，大大改善了環(huán)境，節(jié)省了能源，提高了居民生活質(zhì)量。山西省也蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)豳Y源，特別是侯馬、運(yùn)城盆地內(nèi)，第三系沉積了巨厚的碎屑巖層，這些都是含水的良好介質(zhì)，經(jīng)過(guò)地?zé)嵩鰷睾蜕细矌r層的覆蓋保溫，形成溫度較高的熱水。山西省第二地質(zhì)工程勘察院先后在侯馬、運(yùn)城兩盆地施工熱水井8眼，最高溫度78℃，一般均大于45℃。本文回顧和總結(jié)近幾年施工過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，希望對(duì)今后勘查和開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源起到借鑒作用。1 泥漿的吸附侯馬盆地和運(yùn)城盆地位于山西省的南部。侯馬盆地標(biāo)高400～500m，沉積新生界厚度1500～2000m。運(yùn)城盆地標(biāo)高380～420m，沉積新生界厚度4000～5000m。以侯馬盆地為例，第四系厚400m，第三系厚1500m，在第三系中，有100多米厚的中細(xì)砂層，為熱水的儲(chǔ)存空間，其余皆為紅色粘性土。由于施工過(guò)程中的自然造漿，穿越第三系時(shí)，泥漿粘度大，鉆具不能在孔內(nèi)久停，否則會(huì)被泥漿吸附，提不動(dòng)鉆具。山西省第二地質(zhì)工程勘察院在侯馬施工侯1井時(shí)，井位選擇在本單位機(jī)關(guān)大院，鉆進(jìn)1600m時(shí)準(zhǔn)備下管，在下管前鉆具沖孔，大約停留1小時(shí)，然后提鉆，結(jié)果強(qiáng)力提拔亦無(wú)濟(jì)于事，采取吊錘震動(dòng)、井內(nèi)注入廢機(jī)油等措施均無(wú)結(jié)果，只好從中間炸斷，鉆孔報(bào)廢，孔內(nèi)殘留鉆具逾300m，造成幾十萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。在施工侯2井時(shí)，因新生界地層較?。s800m），鉆具也未在孔內(nèi)多停，施工順利。而侯3、侯4井施工時(shí)，連續(xù)不斷出現(xiàn)泥漿吸附現(xiàn)象，特別是施工安居工程小區(qū)的侯4井時(shí)，鉆進(jìn)到1600多米，已經(jīng)見(jiàn)到了基巖，準(zhǔn)備提鉆，當(dāng)時(shí)大霧不易操作，決定用完餐再提鉆，結(jié)果早餐用畢，不過(guò)20min，鉆具提不動(dòng)，最后注入孔內(nèi)5t廢柴油才解決了問(wèn)題，雖避免了損失，但著實(shí)讓人嚇了一跳。侯馬盆地勘查施工地?zé)峋?眼，在施工過(guò)程中發(fā)生吸附現(xiàn)象的就有3眼，占75%，這一問(wèn)題必須引起高度重視。究竟鉆具在第三系孔內(nèi)允許靜止多長(zhǎng)時(shí)間為宜呢？雖未作過(guò)專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)，但依筆者經(jīng)驗(yàn)，最多不宜超過(guò)10min。2 井管的腐蝕現(xiàn)象一般熱水井礦化度高，含離子種類(lèi)較多，對(duì)金屬材料易造成腐蝕。一般說(shuō)來(lái)，普通碳鋼的腐蝕均勻速度在0.125～0.25mm/a，下入井內(nèi)的鋼管一般厚8～10mm，正常情況下使用壽命應(yīng)在30年以上。但實(shí)際上有些地?zé)峋木?～2年就遭到腐蝕而穿透管壁。這就說(shuō)明井管的腐蝕不是均勻的，而是在局部的薄弱環(huán)節(jié)受到了腐蝕。例如，山西省第二地質(zhì)工程勘察院在運(yùn)城盆地的臨猗縣城關(guān)施工的一口地?zé)峋?，松散層下?em>ϕ273～325mm螺旋管，壁厚8mm，下部奧陶系灰?guī)r未下管。剛竣工時(shí)，經(jīng)抽水洗井，一切正常，水清砂凈。但不到1年，用戶反映井中出砂，山西省第二地質(zhì)工程勘察院派工程技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)察看，井內(nèi)出的砂皆為第四系更新統(tǒng)砂層。分析其原因是井管局部受腐蝕破壞所致。根據(jù)施工的情況，推測(cè)井管受損的位置有2處：①焊縫，下管時(shí)提吊焊接，個(gè)別接頭焊接不均勻，受高礦化度熱水腐蝕容易造成破裂，造成井內(nèi)出砂；②為了方便，在下管前每根管頂端割個(gè)小孔，以便穿鐵杠起吊，等井管焊接好后，再將小孔（直徑約3cm）補(bǔ)焊上，這樣就增加了井管的薄弱環(huán)節(jié)，受高礦化度熱水腐蝕后也易破裂。后來(lái)改為壁厚10.3mm的石油套管，絲扣連接，避免了上述現(xiàn)象的產(chǎn)生。3 井內(nèi)水質(zhì)渾濁現(xiàn)象第三系地?zé)峋⒐ず?，?jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間抽水，水質(zhì)仍然渾濁。山西省第二地質(zhì)工程勘察院在侯馬市東莊施工的一熱水井，井深1200m，自460m以深為第三系，800m以淺水泥封孔止水，800～1200m范圍內(nèi)有80m中砂、細(xì)砂及粉砂層，下花管100余米，且進(jìn)行了包棕纏絲。成井后經(jīng)過(guò)洗井，水仍然渾濁，為了使水質(zhì)盡快變清，下泵抽水一段時(shí)間后，雖有好轉(zhuǎn)，但使用半年后仍未達(dá)到清澈透明。分析原因，主要是下管后未能投礫，地層中的水直接通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入井內(nèi)，這樣有一些微小顆粒隨同進(jìn)入井內(nèi)，只有長(zhǎng)期抽水，管外形成天然過(guò)濾層，微細(xì)顆粒才不會(huì)進(jìn)入井內(nèi)，水才會(huì)變清。但這個(gè)過(guò)程相當(dāng)長(zhǎng)，對(duì)客戶會(huì)帶來(lái)一定的損失。施工過(guò)程中的上層冷水要封堵。一般是用水泥注漿達(dá)到止水目的，管外水泥塞滿，投礫是辦不到的，避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生措施只能在過(guò)濾器上做文章，即將纏絲過(guò)濾器加工成貼礫過(guò)濾器，這樣可避免渾水現(xiàn)象的產(chǎn)生。4 井的間距問(wèn)題第三系中的水補(bǔ)給條件差，這是因?yàn)槠渎裆钤趲装倜滓韵?，大氣降水是不能直接補(bǔ)給的，而且因?yàn)榈谌导t色粘土太厚，靠第四系含水層越流補(bǔ)給也不可能，其唯一方式是通過(guò)周邊斷裂補(bǔ)給，但這種補(bǔ)給方式周期長(zhǎng)，補(bǔ)給量小。所以第三系中地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)必須合理控制井距，否則會(huì)引起大幅度水位下降。以西安為例，西安市地?zé)豳Y源也儲(chǔ)藏在第三系中，近5年來(lái)，全市打井近百眼，水位普遍下降，最嚴(yán)重的下降80～100m，長(zhǎng)期下去，后果不堪設(shè)想。根據(jù)我們?cè)诤铖R、運(yùn)城開(kāi)發(fā)第三系地?zé)峋慕?jīng)驗(yàn)，井距不宜小于2000m。
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。