劉玉祥

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì),河南 新鄉(xiāng) 453002)

近年來,隨著《可再生能源法》的實(shí)施,地?zé)豳Y源作為可再生能源得到廣泛關(guān)注。

地?zé)崮苁莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕鸁崮?它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。利用地?zé)崮芸梢园l(fā)電、取暖、建造農(nóng)作物溫室以及烘干谷物等。溫泉可以用于沐浴、醫(yī)療、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。

開采地?zé)崮?首先要鑿取地?zé)峋?。近年?隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,地?zé)峋こ痰氖┕ち坑鷣碛?作為開采地?zé)峋闹饕鞑摹獮V水管的需求量也日趨增加,且對(duì)于技術(shù)性能亦不斷提高。因此,正確選擇和設(shè)計(jì)濾水管,是地?zé)峋こ讨刑岣叱删屎捅ＷC成井質(zhì)量的關(guān)鍵。

濾水管是地?zé)峋年P(guān)鍵部件,安裝在井管的下部含水層處,主要起護(hù)壁及濾水擋砂作用。地?zé)峋芊裾９ぷ骷暗責(zé)衢_采量的多少均與濾水管的結(jié)構(gòu)有關(guān)。選用適宜的濾水管,不但能防止涌砂,而且能得到最大的地?zé)衢_采量,并延長(zhǎng)地?zé)峋氖褂脡勖?獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。

1 濾水管的類型及特點(diǎn)

濾水管的類型很多,常用的有貼礫濾水管、橋式濾水管、梯形絲濾水管。

1.1 貼礫濾水管

在花管(井管壁上鉆有透水孔的無縫管)上用專用模具粘貼相應(yīng)規(guī)格的礫石,形成一個(gè)人工礫石層,即為貼礫濾水管。該濾水管防砂效果好,價(jià)格低,較適用于細(xì)沙、粉細(xì)沙地層的水井。缺點(diǎn)是粘貼的礫石易掉塊,且在生產(chǎn)過程中因使用固化劑、膠粘劑等化學(xué)物質(zhì),容易對(duì)井水造成污染。

1.2 橋式濾水管

鋼板沖壓、卷制、焊接而成的縫隙式濾水管。該濾水管因構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低、重量輕得到廣泛應(yīng)用。但孔隙率低、易腐蝕的缺點(diǎn)也是顯而易見的。

1.3 梯形絲濾水管

經(jīng)過軋制的截面呈 V型或 T型的鋼絲連續(xù)纏繞焊接在相同(或圓形)截面的筋條上,形成一個(gè)籠狀的具有連續(xù)縫隙的濾水管,因其鋼絲截面呈上大下小、縫隙截面呈外小內(nèi)大的梯形,故稱為梯形絲濾水管。該濾水管的優(yōu)點(diǎn)是縫隙精確、孔隙率高、結(jié)構(gòu)特殊、不易堵塞、阻砂效果好、使用壽命長(zhǎng),性價(jià)比高、綜合成本低。缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜、價(jià)格較高。

2 濾水管的有關(guān)參數(shù)確定

2.1 管徑選擇

為了便于地?zé)衢_采,所以濾水管內(nèi)徑應(yīng)按以下公式考慮。D=d+(150～200)

式中:D為濾水管內(nèi)徑,mm;d為耐熱潛水泵的直徑,mm。

2.2 濾水管的間隙

應(yīng)根據(jù)含水層的類型及顆粒的大小而定,可按下式計(jì)算。M=β?d50式中:M為濾水管間隙,mm;β為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),中沙以下的沙層選 3,中沙以上的沙層選 4.5;d50為在含水層顆粒分析時(shí),按篩上沙、礫質(zhì)量的 50%計(jì)算得出的平均粒徑,mm。

2.3 濾水管長(zhǎng)度的確定

應(yīng)根據(jù)含水層的厚度、顆粒組成、出水量的大小及濾水管的直徑來確定濾水管的長(zhǎng)度。也可用下式計(jì)算。

L=Q?α/d

式中:L為濾水管長(zhǎng)度,m;Q為地?zé)峋O(shè)計(jì)的最大出水量m3/d;α為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),當(dāng)含水層的滲透系數(shù) K=2～5m/晝夜時(shí),α=90;當(dāng) K=5～15m/晝夜時(shí),α=60;當(dāng) K=15～30m/晝夜時(shí),α=50;當(dāng) K=30～70 m/晝夜時(shí),α=30;d為濾水管的直徑,m。

2.4 濾水管孔隙率的確定

為保證地?zé)峋拈_采能力,必須保證濾水管有一定的孔隙率。在保證濾水管強(qiáng)度的基礎(chǔ)上應(yīng)適當(dāng)增大孔隙率,增加有效進(jìn)水?dāng)嗝婕皽p少進(jìn)水阻力,提高地?zé)峋拈_采效率。濾水管孔隙率可按下式計(jì)算。

ρ=Q/(πd LV)

式中:ρ為孔隙率,(%);Q為地?zé)峋某鏊?(m3/s);V為地下水進(jìn)入濾水管的流速,(m/s);d為濾水管直徑,(m);L為濾水管長(zhǎng)度,(m)。

2.5 濾水管材料的選擇

水井一般選擇低碳鋼濾水管,地?zé)峋话銣囟群退|(zhì)礦化度較高,推薦選用 304或 316L材質(zhì)的不銹鋼,可有效延長(zhǎng)地?zé)峋褂脡勖?降低地?zé)峋木S護(hù)運(yùn)行費(fèi)用。

2.6 連接方式的選擇

安放濾水管是一道非常重要的工序,所以應(yīng)根據(jù)不同地?zé)峋囊?選用螺紋連接方式或焊接方式。

采用螺紋連接方式可節(jié)約作業(yè)時(shí)間,采用焊接方式可節(jié)約濾水管的加工費(fèi)用。

3 選擇濾水管的注意事項(xiàng)

(1)選用濾水管成井前,應(yīng)對(duì)含水層粒度進(jìn)行仔細(xì)分析,以便選用合適的濾水管間隙,并計(jì)算孔隙率,以保證濾水管起到良好的防砂濾水作用。

(2)鉆孔本身應(yīng)具有較直的軸線,并進(jìn)行探孔。同時(shí),濾水管應(yīng)順直,無彎曲、無斷裂現(xiàn)象,內(nèi)壁光滑圓整,連接后無彎曲,以利于安裝潛水泵等設(shè)備。

(3)鉆孔直徑大于濾水管外徑 200mm以上。

(4)在濾水管的適當(dāng)位置安裝扶正器,并計(jì)算濾水管是否有足夠的強(qiáng)度,以能夠承受井內(nèi)壓力和自重壓力。

(5)裝卸和搬運(yùn)過程中應(yīng)避免摔碰,防止濾水管變形而影響成井質(zhì)量。

4 結(jié)論與建議

根據(jù)我隊(duì)近些年的地?zé)峋_采施工經(jīng)驗(yàn),優(yōu)先選用了梯形絲濾水管,采用該管在冀魯豫三省施工的多眼地?zé)峋窟_(dá)到了設(shè)計(jì)要求,尤其在新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院施工的一眼地?zé)峋疁馗哌_(dá) 73℃,成為河南省內(nèi)的地?zé)峋┕さ囊粋€(gè)成功范例。