浅析水文地质勘探孔不同洗孔方法在生产中的应用

浅析水文地质勘探孔不同洗孔方法在生产中的应用

白玉娟

陕西工程勘察研究院陕西西安710068

摘要：洗孔是水文地质钻井中最重要的工序，洗井质量决定着水文地质资料的可靠性。本文主要介绍了几种常见的洗孔方法，针对不同的地层采用不同的洗孔方法，才能达到良好的效果，减少试验误差，节省勘探费用，能够为勘探设计提供合理的依据和参数。

关键词：水文洗孔；意义；洗井方法的原理、适用条件；

一、水文钻孔洗孔的意义和目的

要想拿到某个地区水文地质资料，必须靠水文地质勘探，通过水文地质钻孔施工，并对水文孔进行抽水试验是目前水文地质勘探最主要手段之一。在水文钻探过程中，不论采取何种钻进方法，岩粉总会随着冲洗液渗入含水层的空隙中，泥浆护壁钻进更是如此，泥浆除了深入含水层外，还会在孔壁形成泥皮，形成一定半径的堵塞圈，被堵塞的含水层渗透性能大幅度减小，甚至完全失去透水性。故在抽水试验之前，必须对钻孔进行洗孔，洗孔的作用就是通过物理作用和化学作用，彻底清除井内的泥浆，抽出渗入含水层中的泥浆和细小颗粒，增加孔周围含水层的渗透性，使含水层中的水能畅通地流入井中，以达到增加井孔涌水量和延长使用寿命的目的。也是抽水试验质量好坏的关键，如果没有洗好井，即使在按照严格抽水试验规程进行，也无法保证抽水试验成果的真实性，所以采用正确有效的洗孔方式是水文地质钻探中的最重要工序。

二、介绍几种常用有效的洗孔方法的原理、适用条件

1、活塞洗孔法；

a、洗孔原理：依据井内套管内径，加工一个带有能向上开启的球阀能提水的活塞，利用钻杆下入井内水位以下反复拉洗，直到水色变清为止。活塞往下松放时尽量缓慢，提拉时速度要快，活塞下到钻井越深形成的真空负压就越大，并且反复提拉过程对含水层的冲击震荡力也越大，提拉时行程越大，孔内形成的真空吸附力也越大；

b、适用性；这种方法适用于各种含水层，不论水量大小，均能取得较好的洗井效果。对有过滤管的流沙层含水层或井壁以灰岩或沙岩为主的含水层是最简便有效的方法；由于活塞长时间抽吸，当井壁为不稳定岩层时如井壁有煤、易崩解泥岩、断层破碎带等岩性时，用此方法容易造成孔壁坍塌，勘探孔报废的不良后果。

2、空压机洗孔法

a、洗孔原理；一般采用7或9m3/min空压机向孔内注入压缩空气，借助水气混合液造成井管内外的压力差、或在间歇送气情况下高压气源产生的剧烈震荡，冲击破坏泥壁，同时可将孔底沉淀物排出地面。

b、适应性：由于受空气管淹没深度和工作压力的局限，当孔内水位深度大于40m时，其适用的洗井深度一般不能100米，尤其在泥浆稠度较大的基岩裂隙或粗颗粒地层中，吹洗的效力比活塞要小，但是空压机洗井是通过向井内压送空气，进而冲击孔壁可以避免活塞因巨大的抽吸力把地层中的细小颗粒大量引向井的四周，以至于引起严重的涌沙或堵塞井壁进水通道，因此，在细粉沙含水层、或含水地层颗粒级因内含大量细颗粒或夹层的情况，采用空压机洗孔就具有较佳的实用性。

3、清水泵洗孔法

a、洗孔原理：用深井泵或离心泵抽洗，按水泵的能量，做最大水位降的连续抽洗，利用反复抽水，带出岩石裂隙中的堵塞物来达到洗井的目的。用水泵洗井大降深抽水后，且水色稍清澈后，必须关闭水泵，待孔内水位大致恢复上来，约10-15min后再开动水泵重新抽水，如此反复，直到重新开机抽水时，水色仍保持清澈，方达到洗井效果。

b、适应性：清水泵洗孔法适用用于任何岩性的含水层，为防止泥浆堵塞填乐过滤器或填乐产生“搭桥”现象。采用清水泵进行洗孔有着良好的效果。

4、高压射流洗孔法

a、洗孔原理：高压射流洗孔是在钻具底部连接洗孔器，地面用高压大泵量由钻杆压入清水，清水通过洗孔器向井壁冲刷，清水通过洗孔器向井壁冲刷、清洗井壁泥皮、岩粉及裂隙中的杂物。泵量必须足够大，保证洗孔器射出水流压力足够大。对主要含水层段多次反复冲洗，洗孔时用足量清水单循环压入，洗孔结束时，孔口返出水必须为清水。

b、高压射流洗孔适用于所有水文钻孔，通过高压射流冲孔一般只能洗掉井壁表面的泥皮和岩粉，而对裂隙内的堵塞物难以冲洗掉，相反由于高压作用，可能会把井壁上冲下来的泥皮再次冲到含水层里，所以采用高压射流洗孔仅对新生界砂层含水层或渗透性较差的砂岩裂隙含水层有一定的效果，

5、液态二氧化碳洗孔法

a、洗孔原理：利用液态CO2高气压力作用推动井内气水混合物及泥沙喷出孔口，井内形成瞬间真空来达到洗孔效果。在地面将数瓶液态CO2利用高压软管并联起来，孔内下入钻杆至井深部或中下部，孔钻杆与液态CO2管相接，打开阀门将液态CO2压入井下，并迅速气化形成井喷，将井中大量泥沙喷出井外，同时井内形成瞬间真空将井壁壁周围含水层中的堵塞物随水流带入孔内。

b、适应性：因液态CO2压力位7MPa，故钻杆下入井内深度不能超过700m,否则无法产生井喷，也不能达到洗孔效果。在含水层富水性较弱钻井，当井口发生井喷，由于井内水位上升缓慢，不能发生连续井喷，无法到达洗孔的效果。富水性强的含水层采用CO2洗孔能取得较好的效果。

6、超声波洗孔法

a、作为新型洗孔技术，它的原理是洗孔时，将震荡器在滤水管部位垂直上下移动。地面超声波发生器产生大功率的超声波脉冲电信号，由井下大功率发射型换能器通过电缆将脉冲振荡电信号转换成机械动能声波。当声压或者声强受到压力到达一个大气压时，在液体中传播的超声波声波压强峰值就可以轻易达到真空或负压，气泡（气穴）就会迅速膨胀，然后又突然闭合。在这个过程中，气泡周围产生一个离心的、数量级可达几千个大气压的冲击波，这种超声波空化所产生的巨大压力能反复冲击井壁泥皮。一方面破坏泥皮与滤水管内表面的吸附，另一方面能引起泥皮的疲劳破坏而被剥离。超声波在洗井液中传播时会产生正负交变的声压，形成射流，冲击井壁，同时由于非线性效应会产生声流和微声流，而超声空化在固体和液体界面会产生高速的微射流。此外，超声波在洗井液中传播使洗井液与井壁在超声波频率下一起振动。所有这些作用，能够破坏泥皮，增加搅拌、扩散作用，加速泥皮的溶解和脱落。

b、适应性：与传统方法相比，超声波洗孔技术优点突出，效果明显，如：便宜、高效、便携；无孔不入；对管材无损害；以及应用范围广泛等。由于超声波清洗面积与清洗时间呈对数增长的关系，采用超声波清洗松散地层且岩性为细颗粒的生产井结垢滤网是可行和有效。

7、化学洗孔法

a、洗孔原理：化学洗孔是利用化学分散剂与泥浆进行化学作用，以达到分散泥浆的目的，化学分散剂为磷酸盐。磷酸盐是络合物的一种，它络合泥浆中的Ca2+可溶性络合物代之以Na+增加了粘土粒子的分散性，同时它可以吸附于粘土粒子上，拆散泥浆中的网状结构，降低黏度及动力，粘土的电化学性质发生改变，致使滤水管周围残留泥浆胶体性能破坏，而达到疏通含水透水性的目的。

b、适应性：化学分散剂主要有：六偏磷酸钠和焦磷酸钠。流偏磷酸钠适用于PH大于7的泥浆护壁孔，焦磷酸钠适用于PH小于7的泥浆护壁孔；化学洗孔适用于泥浆护壁，且比重较大的任何含水量。

8、联合洗孔法

用两种或三种不同的洗孔法，同时或先后相互配合、协同洗孔一种方法。会用于地层复杂、单一洗孔不能达到良好效果的水文勘探孔。

结束语：

常规洗孔主要包括机械和化学两大类。对于泥皮、泥沙淤积堵塞过滤器等，均可采用机械洗孔方法处理，常用设备包括活塞、水泵、空压机和冲孔器。化学洗孔使用的化学试剂大都具有一定的腐蚀性，在试剂的搬运和使用过程中对设备和施工人员都具有一定威胁，而且在使用过后对土层和地下水会造成二次污染。由此可见，在水文孔洗孔方面，安全、高效和稳定是关键，探索新型、环保洗井技术势在必行。

参考文献：

[1]朱函.几种机械洗井方法的适用条件和效用{J}勘察科学技术2009-05

[2]冉德发.自旋转高压喷射洗井技术{J}.探矿工程2013-12

[3]张子扬.水文孔成井阶段的洗井方法和适用条件{J}甘肃地质2009-10