单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,云南国土资源职业学院,2012.04,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水文水井成井作业,,项目九,,填砾,Gravel pack,,一、认识填砾,,,在滤水管与含水层井壁之间围填砾料，称为填砾填砾的目的是使其在滤水管周围形成一个人工过滤层，以增大滤水管及其四周的有效孔隙率和透水性同时，还可起到滤水挡砂作用，以防止含水层中的细小砂粒封堵滤水管进水孔隙从而达到减少进水时水头损失和稳定过滤层结构，增大水井的出水量和延长水井的使用年限项目九,,填砾,Gravel pack,,在下管工作结束后，应立即进行填砾，拖延时间则井壁可能发生缩径、坍塌，影响填砾质量填砾工序不符合要求，会使水井大量涌砂，出水量减小，甚至全井报废项目九,,填砾,Gravel pack,,二、砾料的选择与计算,,（一）砾料的选择,,选择砾料时，应选择质地坚硬，不易发生化学反应，颗粒圆度好且泥沙杂质含量少的砾料，我国主要采用河滩硅化岩砾石。
项目九,,填砾,Gravel pack,,砾料的形状和规格直接影响人工过滤器的透水性和井水中的含沙量砾料应具有良好的滚圆度，因为，滚圆的砾石层具有较高的透水性和挡砂能力项目九,,填砾,Gravel pack,,,1、砾料的直径,,砾料的规格直接影响人工过滤层的透水性和井水中的含砂量如砾料粒度过大，则孔隙增大，挡砂作用减弱，抽水时会大量涌砂，砾石之间的孔隙也会被细砂充填，影响透水性 如砾料粒度过小，则孔隙小，不仅透水性差，且使填砾外围含水层中的细砂很少被抽出，以致在含水层中不能很好地形成天然过滤层，因而使水井的出水量减少项目九,,填砾,Gravel pack,,砾料的规格应根据含水层砂样筛分后的粒径来确定，即砾料的大小应与含水层的粒径相级配世界各国在不同的条件下以不同的方法通过大量的试验，得到了近乎相同的结论,—,砾料直径与天然含水层颗粒粒径之比，其比值在 4～8 的范围，以6为最佳天然含水层的砂样都是通过筛分，来确定它的规格等级的项目九,,填砾,Gravel pack,,我国水井成井中，当前仍沿用前苏联标准以过筛颗粒累计重量占总重量的50％的筛孔直径，代表该砂样的标准直径，记作d,50,。
砾料也以同样方法规定，记作D,50,按下式确定砾料直径：,,D,50,=(4～10)d,50,,项目九,,填砾,Gravel pack,,2、砾料的均匀度,,砾料的均匀度是指用一种规格的砾料还是用多种规格砾料的混合体，即采用,“,均匀填砾,”,还是,“,混合填砾,”,的问题，当前未得到统一的看法室内试验证明了均匀砾料渗透性好，填砾层孔隙度大，井的出水量大混合填砾过滤性好，水中含砂量少项目九,,填砾,Gravel pack,,选择砾石的均匀度应从增大地层渗透性、挡砂效果和经济性综合考虑每一地层的砾料需要先确定一个标准直径，然后给定误差范围（推荐误差范围为,±,8％），经两次过筛 ，即可获得所需的填砾规格项目九,,填砾,Gravel pack,,（二）填砾厚度与高度,,,国内外在试验室内都证明过这样的事实：只要砾石直径和砂样直径选择合适，填砾的最小厚度只要相当于砾料标准直径2～3倍就足能够挡砂当然，填入井下的砾料，以此厚度能完全包围住滤水管并能经得起洗井抽水等搅动，却是不太可能的但认为填砾厚度越大就越好，也是无科学根据的项目九,,填砾,Gravel pack,,当前有些国家规定填砾厚度为200mm，美国水井协会建议3〃～8"（76～203mm）。
我国水文水井成井填砾厚度规定为50～150mm为此，要求水井的终孔直径比过滤器外径大150～200mm，各种口径水井的井径与管径配合关系如下：,,井管,,粗砂、砾石层,,中、细砂,,公称（吋）,外径（mm）,井径(mm),填砾厚(mm),井径(mm),填砾厚度(mm),6,108,325,75,377,100,8,219,377,75,426,100,10,273,426,75,480,100,12,325,480,75,530,100,14,372,530,75,575,100,16,426,575,75,675,100,20,530,675,75,725,100,项目九,,填砾,Gravel pack,,,项目九,,填砾,Gravel pack,,,在确定填砾高度时，应考虑到在洗井抽水过程中砾料会下沉（一般为1/10）管外砾料高度应当超过含水层顶板，其超过高度应根据含水层的条件来定当开采离地表最近的含水层时，填砾应高出含水层8～10米项目九,,填砾,Gravel pack,,,在开采两个相邻的含水层时，如两层相距在15米以内，则将两层间不取水段分为两部分，下部为4/5填入与下含水层同规格的砾石，上部为1/5填入与上含水层相同规格的砾石。
项目九,,填砾,Gravel pack,,,如两层相距超过15米，则下段取12米，填砾与下层相同，上段取3米，填砾与上层相同，中间填入不和规格的砾石这样可防止中间段的坍塌，也降低成本如开采的含水层靠近咸淡水界面时，填砾要低于界面5米以上项目九,,填砾,Gravel pack,,（三）砾料量估算,,砾料的数量应与需要填砾的井段的环状体积相等但要考虑在钻进过程中，由于井壁坍塌或钻具摆动而使井径的扩大，含水层愈松散，井径扩大的愈严重，需要的砾料也愈多项目九,,填砾,Gravel pack,,,同时要考虑洗井、抽水过程中，砾料在振动和水流扰动作用下重排下沉，填砾时的初始高度要超过滤水管上端一定高度其超过量一般为理论填砾高度的 5～10％项目九,,填砾,Gravel pack,,砾料需用量可用下式估算：,,Q=0.785(D,2,－d,2,)L,·,k,,式中：Q,—,需要砾料数量（m,3,）；D,—,井径(m)；,,d,—,井内滤水管的外径(m)；,,L,—,填砾井段长度（m）；,,K,—,超径、下沉系数，一般取 K=1.2～1.5,,实践证明，理论数据往往小于实际情况，一般说，实际情况为理论的1.2～1.4倍。
项目九,,填砾,Gravel pack,,三、填砾方法,,1. 静水填砾法（先冲后填法）：填砾时，井孔中的冲洗液处于相对静止状态，故称静水填砾法静水填砾法工艺简单，但易产生砾料在中途架桥现象，因此，它只适用于填砾厚度较大的浅井项目九,,填砾,Gravel pack,,2. 动水填砾法（边冲边填法）：,,动水填砾是在向井内注水（正循环）的同时向井管四周进行填砾将送水管下入井管内，然后密封管口开泵送水冲洗液被压入井管内，并通过滤水管进入井管与井壁之间的环状间隙内，然后从井管外返回地面从井口返出泥浆的粘度达 18s左右时，即可边送水，边围填砾料项目九,,填砾,Gravel pack,,,若用钻杆托盘法下管时，则不需要封闭管口，可在钻杆返回之前进行填砾，直接利用下管钻杆与托盘上的通水眼，由井底返浆冲孔，与此同时进行填砾送水填砾法，由于砾料下沉方向与水流方向相反，填砾速度较慢、分选性较强，且有一定清洗砾料中杂质的效果当送水泵泵压突然变大时，说明滤水管已被砾料埋没，具有填砾到位报信功能项目九,,填砾,Gravel pack,,,送水填砾法填砾不易架桥适用于砾料圆度较好、填砾厚度较薄的中深井填砾项目九,,填砾,Gravel pack,,3. 抽水填砾法：抽水填砾是将抽水泵或者空气升液器下至滤水管底部以上0.5m 处，进行反循环抽水，同时在井管外部进行投砾，砾料随着反循环水流而高速下降，沉落在滤水管周围。
这种方法充填的砾石比较密实，填砾速度快，不易架桥并具有填砾到位报信功能项目九,,填砾,Gravel pack,,,抽水填砾法还可将井底大量的岩屑和稠泥浆吸入井管内，并被抽出井外，有利于冲孔洗井适用于填砾量较大的中深井填砾抽水填砾时，由于水流向下流动，液柱压强小，必须由井口向井管与井壁之间的环状间隙内回灌稀优质泥浆，以防井壁坍塌项目九,,填砾,Gravel pack,,4.钻杆泵入法,,钻杆泵入法是在井内下入钻杆柱，将砾料混入冲洗液中用泵自钻杆内泵送注入填砾层位的填砾方法当在深井、超深井中填砾时，砾料在井管与井壁的环状间隙内下沉距离长，极易发生架桥堵塞或砾料粘附在非填砾段井壁上，不仅造成填砾质量差，浪费砾石，而且影响非填砾段的止水效果项目九,,填砾,Gravel pack,,钻杆泵入法有两种方式：一是从井管与井壁的环状间隙内下入钻杆至滤水管上端，直接从钻杆内泵送砾料与轻泥浆的混合物二是利用深井二次下管法，在下完一级井管后，然后下入一套特殊钻杆泵入填砾装置进行填砾项目九,,填砾,Gravel pack,,5. 整体下入法：这种方法是使砾料作为过滤器的一个组成部分，在地表将砾料装入过滤器的箱或笼，再将过滤器下入井内，用于深孔细颗粒地层。
项目九,,填砾,Gravel pack,,6. 多层砾料填充法：在井管外再下入一层或两层套管，构成两层或三层环状间隙，再将砾料由大到小依次由里向外分别投入各环状间隙，组成由里向外砾径逐渐变小的填砾层此方法用于涌水量小的细砂中可以增大出水量和防止涌砂，但复杂、劳动强度大、成本高，使用少项目九,,填砾,Gravel pack,,,四、注意事项,,,1、为了保证填砾好的均匀，必须使井管位于井的中心；,,2、砾料除进行筛选外，还要用淘洗，除去杂草和泥沙，以缩短洗井时间；,,项目九,,填砾,Gravel pack,,3、填砾速度不宜太快，以防堵塞填砾时要沿井管四周均匀填入，不许只从一个方向填入整个过程中要注意观察管口返水变化，发现问题即时处理；一般4人铲如即可，切勿整车倒入4、填砾高度必须超过过滤器，否则经抽水后砾料下沉，露出过滤器，造成涌砂不止。