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【摘 要】本文介绍了安阳市地温空调系统开发利用现状，对地温空调系统成井工艺进行了分析，提出了凿井工程施工要求。
【关键词】地温空调;成井工艺
随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖、制冷已经成为普遍的需求，地温空调技术作为一种能节省能源，减少大气污染和CO2排放的新技术，得到了国家的大力推广。地温空调技术自2000年进入安阳，被广泛应用于住宅小区、办公楼、宾馆酒店、洗浴中心、医院、商场。目前，安阳市辖区内的已建地温空调系统项目已经超过40个，运行效果良好。
在地温空调项目建设和运行的过程中，成井工艺是影响地温空调使用效果的重要影响因素。从有关技术规范标准来看，影响抽回灌效果的因素集中在成井工艺流程中的下管和填砾步骤，其中下管包括使用的管材、管井、井径和滤水管孔隙度等的选择，填砾主要包括所选择的滤料类型、滤料粒径和填充滤料的厚度等因素。
由于地温空调项目的成井工艺技术与普通抽水井的成井工艺比较接近，因此可参阅《供水管井技术规范》、《水文水井钻探工程技术》和《机井技术规范》来进行施工。
地温空调抽、回灌井的成井工艺流程，应根据不同的地层、不同的井深、钻孔结构、井管结构、钻机提升力及综合技术处理水平等来选择，它不是单一的工艺环节，也没有固定的模式，它还与施工者综合技术素质及设备配置能力有关。 根据安阳市多年的经验，并考虑水井施工配置及综合技术水平，对基本的成井工艺进行分析。
一、成井工艺基本流程的主要环节
1、物探测井：在钻井结束后需要对水井进行物探测井，分别测出自然电位、视电阻率、梯度、井温、井径、井斜等与成井有关的曲线（数字），为合理分析井眼质量及取水段含水层参数等提供必需的资料。
2、通井：通井也称之探孔，作用是检查钻孔是否存在急剧弯曲、缩径、探头石等不利于下管的部位。通井的方法是用长10m左右、直径比井眼小10～15mm的岩心管，从上到下进行通孔探查工作，以判定整个井身是否顺直而圆整。
3、破壁：水井施工中，存在—对矛盾，即钻井过程中应护好壁，而成井过程要破好壁，以消除钻井液对含水层水力通道的损害（堵塞）。当进入目标含水层后，要降低钻井液密度。根据实践经验，破壁时应至少采用两种以上的方法，对于打开含水层水力通道才是较有利的。
4、下管：下管作业应统一指挥，互相配合，操作要稳、要准，井管下放速度不宜太快;中途遇阻时不准猛墩硬提，可适当地上下提动和缓慢地转动井管，仍下不去时，应将井管提出，扫除孔内障碍后再下。下管期间应保持孔内液面到达孔口，若有下降应及时灌满。井管下完后，要用升降机将管柱吊直，并在孔口将其扶正、固定。
5、冲孔换浆：钻井结束后，需进行三次换浆。三次冲孔换浆分布于三个不同的时段，以達到相应的技术目的。第一次冲孔换浆在测井前进行，用优质泥浆换出井内的钻屑，保证测井探头顺利下至井底，完成测井任务;第二次冲孔换浆在下井管前进行，破壁后，用低密度、中粘度、低失水量的泥浆冲孔，清除井内沉淀，保证井壁安全、初步使含水层打开，以便顺利下入井管;第三次冲孔换浆在下入井管后进行，目的在于打开含水通道，获取满意的水量等技术要求。
6、填砾：填砾是在滤水管与含水层孔壁之间，填入大于含水层砂粒直径的砾石材料，造成一个人工过滤层，以增大出水量。这一工序必须在下完井管后立即进行， 如拖延时间过长，则易造成孔壁坍塌、涌砂、缩径等现象，严重时会造成钻孔报废。填砾的方法主要包括动水填砾、静水填砾、贴砾管及笼状管技术、导管填砾。
7、止水：对目标层以外的地层进行封闭和隔离，以防止对目标层的干扰和污染，其主要目的在于取得长期的稳定的高产水量。止水的方法很多，按其对止水工作的要求，止水可分临时止水和永久止水。
8、固井：就是采用一定材料将井管与井壁的间隙实施充填，其作用主要有两方面：一是固定井管位置;二是平衡地压。
9、洗井：洗井是为了清除井壁上的泥皮，把深入到含水层中的泥浆抽吸出来，恢复含水层的孔隙;或进一步抽出含水层的一部分细颗粒，扩大含水层的孔隙，形成人工过滤层。洗井的一般方法主要有活塞洗井、压缩空气洗井、喷射洗井、物理化学洗井。
10、抽水试验：抽水试验是利用井（孔）抽取地下水，以了解井的涌水量及其与水位下降的时间变化关系。抽水试验的方式，按地下水流态可分为稳定流抽水和非稳定流抽水;按抽水井与观测孔的关系可分为单孔抽水和多孔抽水;按井孔贯穿含水层的程度可分为完整井抽水和非完整井抽水;按抽水井和含水层的关系可分为分层抽水和混合抽水等。
二、凿井工程施工要求
（一）井位选定要求
井位选择应进行现场踏勘，并根据以下条件综合选项定：
1、建设单位的目的和要求，管井设计图纸和说明，如：井水用途、要求水量、水质、管井规格、施工进度、水泵选型等。
2、建井地区的地质、水文地质条件，包括：现有勘探资料，附近的水井、钻孔资料及施工经验等。
3、施工条件，包括现场地形、运输、钻机型号、施工动力、施工用水、材料（砾石、粘土、管材）、机修及生活条件等。
4、井位选择应避开污染源。
5、井位选择和水井布置应根据用水性质和管井数量合理确定。
6、为便于施工，井位与建筑物和构筑物的距离不应小于5米。为保障高大建筑物和构筑物的安全，取表层潜水的管井，应根据现场工程地质条件以及建筑物和构筑物设计结构，基础埋置深度，同建筑物构筑物保持足够的安全距离。
7、井位选定应由发包方、施工方、监理方共同确定。
（二）管井钻机施工要求
1、井位选定后，应安排合适的钻机施工，在安阳市范围内一般采用冲击钻机，应明确钻机型号和机长姓名。 2、安装钻机前应首先了解地下有无上下水道、电缆、古墓及其它有碍钻井的建筑物，并注意钻机上方有无高压电线等障碍物，钻机基础应根据地基软硬均匀程度，进行适当处理。钻机桅杆应安装避雷装置。
3、开孔直径应符合要求，根据井口地层松散程度，必要时采用套管护壁钻进。
4、应采用泥浆护壁钻进，泥浆应符合规范要求。
5、应按规范要求做好施工記录，按要求取样，做好岩芯编录，岩性描述。
（三）井管、滤水管安装及回填滤料、封井要求。
1、下井管前应根据需要进行电测井，并与施工记录对照，确定最佳井管和滤水管编排顺序，井斜应符合要求。
2、井管、滤水管直径、内外径偏差应符合规范和设计要求。井管用钢管，滤水管用桥式滤水管。
3、滤水管应包尼龙纱两层（80-100目），沉砂管不少于4—6m，应按要求设扶正器，井管和滤水管一端应先焊4根短钢筋。
4、下管前井口找平、测井斜。
5、按顺序下管，接口应满焊，必要时焊两道，焊接前应将泥龙纱用水浇湿，井管应位于钻孔中心。
6、在设计深度处设置水位观测管，观测管应固定在井管上。
7、井管下完后，应及时回填滤料，滤料一般采用5-10mm石英砂或河流石，不合格率不得超过15%。
8、在回填滤料时应先计算好回填数量和设计深度，回填滤料时应四面同时回填，并在回填过程中及时测量深度，在距地面20m时，停止回填。
9、粘土封井要求用粘土球或粘土块，直径一般25—35mm，半干，应分层彻底填实，粘土封井应在洗井结束后进行。
（四）洗井及抽水、回灌试验要求
1、洗井应在井管安装完成，滤料回填至预定深度后，及时进行。
2、洗井方式以活塞式洗井为主，其程序是：⑴拉活塞不少于12h;⑵空压机洗井48h;⑶水泵抽洗至水清沙净为止。
3、抽水试验应在洗井结束后进行，抽水试验所用水泵应参照实际生产所需取水量、扬程等选定。
4、抽水试验一般只作一次最大降深，缺乏水文地质资料地区，应作两次降深。试验前应测量静水位，试验时，按要求测量动水位，动水位稳定时间不少于8h。
5、回灌试验一般应与抽水试验同时进行，一般作一抽一回试验，单井回灌量不能满足要求时，可以作一抽两回试验，或降低回灌量。试验前测量静水位，试验时按要求测量动水位，动水位稳定时间不少于8小时。
6、抽水试验时，应及时取水样进行水质化验，测量水温，含砂量等。
（五）管井竣工验收要求
1、竣工验收应由发包方、施工方、监理方人员同时参加。
2、管井验收应提交以下资料
⑴、管井地质柱状图，包括：管井位置、井径、井深、井管及滤水管的安装情况、地层的名称、厚度及埋藏深度、钻机类型等内容。
⑵、滤料回填及封井资料。
⑶、抽水试验和回灌试验资料。
⑷、水资化验资料。
⑸、施工记录及电测井资料。
⑹、管井使用说明。
作者简介：梁政通，（1985-）男，安阳市河道管理处 ，助理工程师 。
王 民，（1978-）男，安阳市计划节约用水办公室，助理经济师。
张华军，（1977-）男，安阳市计划节约用水办公室，工程师。
【关键词】地温空调;成井工艺
随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖、制冷已经成为普遍的需求，地温空调技术作为一种能节省能源，减少大气污染和CO2排放的新技术，得到了国家的大力推广。地温空调技术自2000年进入安阳，被广泛应用于住宅小区、办公楼、宾馆酒店、洗浴中心、医院、商场。目前，安阳市辖区内的已建地温空调系统项目已经超过40个，运行效果良好。
在地温空调项目建设和运行的过程中，成井工艺是影响地温空调使用效果的重要影响因素。从有关技术规范标准来看，影响抽回灌效果的因素集中在成井工艺流程中的下管和填砾步骤，其中下管包括使用的管材、管井、井径和滤水管孔隙度等的选择，填砾主要包括所选择的滤料类型、滤料粒径和填充滤料的厚度等因素。
由于地温空调项目的成井工艺技术与普通抽水井的成井工艺比较接近，因此可参阅《供水管井技术规范》、《水文水井钻探工程技术》和《机井技术规范》来进行施工。
地温空调抽、回灌井的成井工艺流程，应根据不同的地层、不同的井深、钻孔结构、井管结构、钻机提升力及综合技术处理水平等来选择，它不是单一的工艺环节，也没有固定的模式，它还与施工者综合技术素质及设备配置能力有关。 根据安阳市多年的经验，并考虑水井施工配置及综合技术水平，对基本的成井工艺进行分析。
一、成井工艺基本流程的主要环节
1、物探测井：在钻井结束后需要对水井进行物探测井，分别测出自然电位、视电阻率、梯度、井温、井径、井斜等与成井有关的曲线（数字），为合理分析井眼质量及取水段含水层参数等提供必需的资料。
2、通井：通井也称之探孔，作用是检查钻孔是否存在急剧弯曲、缩径、探头石等不利于下管的部位。通井的方法是用长10m左右、直径比井眼小10～15mm的岩心管，从上到下进行通孔探查工作，以判定整个井身是否顺直而圆整。
3、破壁：水井施工中，存在—对矛盾，即钻井过程中应护好壁，而成井过程要破好壁，以消除钻井液对含水层水力通道的损害（堵塞）。当进入目标含水层后，要降低钻井液密度。根据实践经验，破壁时应至少采用两种以上的方法，对于打开含水层水力通道才是较有利的。
4、下管：下管作业应统一指挥，互相配合，操作要稳、要准，井管下放速度不宜太快;中途遇阻时不准猛墩硬提，可适当地上下提动和缓慢地转动井管，仍下不去时，应将井管提出，扫除孔内障碍后再下。下管期间应保持孔内液面到达孔口，若有下降应及时灌满。井管下完后，要用升降机将管柱吊直，并在孔口将其扶正、固定。
5、冲孔换浆：钻井结束后，需进行三次换浆。三次冲孔换浆分布于三个不同的时段，以達到相应的技术目的。第一次冲孔换浆在测井前进行，用优质泥浆换出井内的钻屑，保证测井探头顺利下至井底，完成测井任务;第二次冲孔换浆在下井管前进行，破壁后，用低密度、中粘度、低失水量的泥浆冲孔，清除井内沉淀，保证井壁安全、初步使含水层打开，以便顺利下入井管;第三次冲孔换浆在下入井管后进行，目的在于打开含水通道，获取满意的水量等技术要求。
6、填砾：填砾是在滤水管与含水层孔壁之间，填入大于含水层砂粒直径的砾石材料，造成一个人工过滤层，以增大出水量。这一工序必须在下完井管后立即进行， 如拖延时间过长，则易造成孔壁坍塌、涌砂、缩径等现象，严重时会造成钻孔报废。填砾的方法主要包括动水填砾、静水填砾、贴砾管及笼状管技术、导管填砾。
7、止水：对目标层以外的地层进行封闭和隔离，以防止对目标层的干扰和污染，其主要目的在于取得长期的稳定的高产水量。止水的方法很多，按其对止水工作的要求，止水可分临时止水和永久止水。
8、固井：就是采用一定材料将井管与井壁的间隙实施充填，其作用主要有两方面：一是固定井管位置;二是平衡地压。
9、洗井：洗井是为了清除井壁上的泥皮，把深入到含水层中的泥浆抽吸出来，恢复含水层的孔隙;或进一步抽出含水层的一部分细颗粒，扩大含水层的孔隙，形成人工过滤层。洗井的一般方法主要有活塞洗井、压缩空气洗井、喷射洗井、物理化学洗井。
10、抽水试验：抽水试验是利用井（孔）抽取地下水，以了解井的涌水量及其与水位下降的时间变化关系。抽水试验的方式，按地下水流态可分为稳定流抽水和非稳定流抽水;按抽水井与观测孔的关系可分为单孔抽水和多孔抽水;按井孔贯穿含水层的程度可分为完整井抽水和非完整井抽水;按抽水井和含水层的关系可分为分层抽水和混合抽水等。
二、凿井工程施工要求
（一）井位选定要求
井位选择应进行现场踏勘，并根据以下条件综合选项定：
1、建设单位的目的和要求，管井设计图纸和说明，如：井水用途、要求水量、水质、管井规格、施工进度、水泵选型等。
2、建井地区的地质、水文地质条件，包括：现有勘探资料，附近的水井、钻孔资料及施工经验等。
3、施工条件，包括现场地形、运输、钻机型号、施工动力、施工用水、材料（砾石、粘土、管材）、机修及生活条件等。
4、井位选择应避开污染源。
5、井位选择和水井布置应根据用水性质和管井数量合理确定。
6、为便于施工，井位与建筑物和构筑物的距离不应小于5米。为保障高大建筑物和构筑物的安全，取表层潜水的管井，应根据现场工程地质条件以及建筑物和构筑物设计结构，基础埋置深度，同建筑物构筑物保持足够的安全距离。
7、井位选定应由发包方、施工方、监理方共同确定。
（二）管井钻机施工要求
1、井位选定后，应安排合适的钻机施工，在安阳市范围内一般采用冲击钻机，应明确钻机型号和机长姓名。 2、安装钻机前应首先了解地下有无上下水道、电缆、古墓及其它有碍钻井的建筑物，并注意钻机上方有无高压电线等障碍物，钻机基础应根据地基软硬均匀程度，进行适当处理。钻机桅杆应安装避雷装置。
3、开孔直径应符合要求，根据井口地层松散程度，必要时采用套管护壁钻进。
4、应采用泥浆护壁钻进，泥浆应符合规范要求。
5、应按规范要求做好施工記录，按要求取样，做好岩芯编录，岩性描述。
（三）井管、滤水管安装及回填滤料、封井要求。
1、下井管前应根据需要进行电测井，并与施工记录对照，确定最佳井管和滤水管编排顺序，井斜应符合要求。
2、井管、滤水管直径、内外径偏差应符合规范和设计要求。井管用钢管，滤水管用桥式滤水管。
3、滤水管应包尼龙纱两层（80-100目），沉砂管不少于4—6m，应按要求设扶正器，井管和滤水管一端应先焊4根短钢筋。
4、下管前井口找平、测井斜。
5、按顺序下管，接口应满焊，必要时焊两道，焊接前应将泥龙纱用水浇湿，井管应位于钻孔中心。
6、在设计深度处设置水位观测管，观测管应固定在井管上。
7、井管下完后，应及时回填滤料，滤料一般采用5-10mm石英砂或河流石，不合格率不得超过15%。
8、在回填滤料时应先计算好回填数量和设计深度，回填滤料时应四面同时回填，并在回填过程中及时测量深度，在距地面20m时，停止回填。
9、粘土封井要求用粘土球或粘土块，直径一般25—35mm，半干，应分层彻底填实，粘土封井应在洗井结束后进行。
（四）洗井及抽水、回灌试验要求
1、洗井应在井管安装完成，滤料回填至预定深度后，及时进行。
2、洗井方式以活塞式洗井为主，其程序是：⑴拉活塞不少于12h;⑵空压机洗井48h;⑶水泵抽洗至水清沙净为止。
3、抽水试验应在洗井结束后进行，抽水试验所用水泵应参照实际生产所需取水量、扬程等选定。
4、抽水试验一般只作一次最大降深，缺乏水文地质资料地区，应作两次降深。试验前应测量静水位，试验时，按要求测量动水位，动水位稳定时间不少于8h。
5、回灌试验一般应与抽水试验同时进行，一般作一抽一回试验，单井回灌量不能满足要求时，可以作一抽两回试验，或降低回灌量。试验前测量静水位，试验时按要求测量动水位，动水位稳定时间不少于8小时。
6、抽水试验时，应及时取水样进行水质化验，测量水温，含砂量等。
（五）管井竣工验收要求
1、竣工验收应由发包方、施工方、监理方人员同时参加。
2、管井验收应提交以下资料
⑴、管井地质柱状图，包括：管井位置、井径、井深、井管及滤水管的安装情况、地层的名称、厚度及埋藏深度、钻机类型等内容。
⑵、滤料回填及封井资料。
⑶、抽水试验和回灌试验资料。
⑷、水资化验资料。
⑸、施工记录及电测井资料。
⑹、管井使用说明。
作者简介：梁政通，（1985-）男，安阳市河道管理处 ，助理工程师 。
王 民，（1978-）男，安阳市计划节约用水办公室，助理经济师。
张华军，（1977-）男，安阳市计划节约用水办公室，工程师。