[發明專利]一種含水層儲能井的二次成井方法

有效

• 申請號: 202010196498.9
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111395995B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 杜剛;萬軍;歐陽鑫南
• 申請（專利權）人: 豐電陽光（北京）清潔能源技術有限公司
• 主分類號: E21B37/00
• 分類號: E21B37/00;E21B37/06;E21B7/20;E21B41/00;E21B43/08;E21B43/12;E21B47/00
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 李德勝

本發明涉及一種含水層儲能井的二次成井方法，包括如下步驟：鉆機就位鉆進及井管安裝前的準備、一次成井安裝鋼質井管回填濾料、鋼質井管聯合洗井、二次成井安裝PVC井管回填濾料、拔出鋼質井管、封井并聯合洗井、抽水試驗，各項參數合格后投入使用，其中所述二次成井設備包括拔管器、鋼質井管和PVC井管。采用本發明的二次成井方法，可先下鋼質井管和粗顆粒濾料，一次成井后進行強度較大的洗井，再下PVC井管和細顆粒濾料，然后拔出鋼質井管，再采用強度較輕的洗井，即解決了沖擊鉆進工藝導致的井壁泥皮過厚的問題，又保護了PVC井管，提高了含水層儲能井抽出的地下水質量、解決了在卵礫石及含漂石的地層修建含水層儲能井的問題。

技術領域

本發明涉及水文地質鉆探領域，具體涉及一種含水層儲能井的二次成井方法。

背景技術

近年來，含水層儲能技術得到快速發展，目前已經可以充分利用含水層的特點，夏季儲藏熱能供冬季使用，冬季儲藏冷能供夏季使用。但是這個技術的一個重要前提是地下水原水100％回灌，這就對儲能井的成井技術有更高的要求。

成功的打井工藝分為兩步，即鉆進和成井。目前打普通井的鉆進技術已經比較成熟，通常會選用氣舉反循環鉆進工藝，但是這種鉆進方法無法適用于卵礫石、含漂石的地層，如果修建含水層儲能井的地方含水層的地質條件為上述地層，那么將必須采用其他的鉆進方式來進行。在這些地方，目前常用的是鋼繩沖擊鉆進的方法，而在沖擊鉆進的過程中，由于鉆進采用“鑿進”的方式，在鉆進過程結束后，井壁巖層顆粒將變得更加密集，其含水層的孔隙率，給水度，滲透系數均有一定程度的降低；另外，由于沖擊鉆進過程中的沖洗液一般采用掏筒的方式上返，導致井內泥漿密度較大，在鉆進結束后的沖孔換漿過程，沖擊鉆也無法做到像反循環鉆進那樣徹底，這使得井壁上的泥漿護壁過厚。而含水層儲能井與普通水井用途不同，因此成井工藝上差別也很大，如果井壁上的泥漿護壁過厚，透水率不高就會影響地下水回灌，另外抽出的地下水如果泥沙含量多，會影響建筑物里的水路循環，對換熱器、熱泵等設備造成損壞，因此需要比較徹底的洗井操作，才能滿足含水層儲能井的需求。

常規的水井多采用鋼制材料的井管，其強度與剛度相對較大，而且回填濾料的顆粒也較大，在用沖擊鉆成井后，使用強活塞洗井與其他洗井方式相結合的方法，可以消除井壁上大部分泥漿護壁。但含水層儲能井要避免金屬傳導損耗熱量或者冷量，同時也為了避免鐵銹等金屬物質隨著水路循環對換熱器和熱泵等設備產生損害，因此使用的井管為PVC材質，連接方式為膠黏式，其強度、剛度遠不及鋼制井管，為了降低抽出地下水的含沙量，含水層儲能井需要回填較小的濾料顆粒，但是顆粒越小，洗井難度越大，如果想要達到與大顆粒濾料同等的洗井質量，就需要采用更大力度的活塞洗井，這對PVC材質的井管來說又是無法承受的。如果使用強力活塞洗井，PVC井壁管破裂的概率極大，而其他洗井方法無法達到完全消除泥漿護壁，這不僅限制了含水層儲能井抽水和回灌的水量，影響整個系統的運行效率，更對含水層儲能技術在全國各種地質條件的推廣造成了很大的阻力。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種含水層儲能井的二次成井方法，旨在提供一種在卵礫石、含漂石的地層修建含水層儲能井時，配合采用沖擊鉆進工藝和PVC材質井管，能高質量完成洗井，并且提高含水層給水率和給水質量的成井方法。

本發明的含水層儲能井的二次成井方法，包括如下步驟：

1)鉆機就位鉆進及井管安裝前的準備：采用沖擊鉆的鉆進方式，鉆進過程中采用泥漿護壁，井孔內泥漿液面不低于地面下0.5m，井孔完全貫穿目標含水層后，再向下深入巖石層三米，利用提砂筒將孔底稠泥漿掏出，同時注入清水；

2)一次成井安裝鋼質井管回填粗顆粒濾料：向井孔內投入厚度小于1m的粗顆粒濾料墊底，然后下入二次成井設備中的鋼質井管，所述鋼質井管包括鋼質沉砂管、橋式過濾器、鋼質井壁管，操作時先下鋼質沉砂管，再下橋式過濾器，最后下鋼質井壁管，下管結束后，向井壁與鋼質井管之間的環空內回填粗顆粒濾料，回填至含水層頂部以上2m左右；