一种报废机井的封填方法技术

本发明专利技术涉及一种报废机井的封填方法，所述报废机井包括地面表层段、地面下浅层段、地下水水位波动段、取水段以及非取水段，所述封填方法包括：利用水泥砂浆填充所述非取水段，利用砂砾石填充所述取水段；利用塑性混凝土填充所述地下水水位波动段；利用粘土球填充所述地面下浅层段，以及利用壤土填充所述地面表层段。

Method for filling and repairing abandoned well

The invention relates to a sealing method of abandoned wells, the abandoned wells including ground surface section, ground shallow section, the fluctuation of groundwater level, water and non water section, the filling method comprises: filling the non water using cement mortar, filling the water by sand gravel the use of plastic concrete filled; the fluctuation of groundwater level; the clay ball filling the ground under the shallow section, and the use of soil filling the ground surface section.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下水污染防控技术，更具体涉及一种报废机井的封填方法。
技术介绍
机井是利用动力机械驱动水泵提水由此来提取地下水的水井。根据水文地质条件，机井一般穿过多个岩层，深度为几十米至几百米，例如为80至200米。机井在使用的过程中，由于达到正常报废年限、地下水水位下降、井水水质恶化和管理不善等原因而无法修复导致其失去使用价值，从而造成机井报废，称为报废机井。机井一般穿越多个地下含水层，一旦报废，不再承担开采地下水的功能，各含水层之间将通过井壁的滤网和井管等，构成直接的水力联系；这使得井管内多层水混合后将进入多个含水层中，容易引起水质优良的含水层的地下水污染。例如，水质相对较差的浅层水容易在井管中污染深层地下水。一旦报废机井形成串层污染，对地下水环境具有极为不利的负面影响。另外，报废机井的井口不封闭，且井深较深，存在严重安全隐患，并且未经处理的报废机井还占用耕地。因此，报废机井需要封填。当前，报废机井封填所采用的技术简单，封井材料单一。例如席雪莲等(席雪莲.保护地下水资源封填报废机井[J].北京水务，2006，(6)：18-19)采用泥浆封填和水泥浆封填两种封井工艺。这些现有的封填技术存在成本高，材料单一，封井效果差等缺陷。因此仍存在对新的封填技术的需求，使得能够低成本，有效地封填报废机井，由此减少安全隐患及占地，防控报废机井的地下水串层污染。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题至少之一，本专利技术旨在提供一种报废机井的封填方法，所述报废机井包括地面表层段、地面下浅层段、地下水水位波动段、取水段以及非取水段，所述封填方法包括：利用水泥砂浆填充所述非取水段，利用砂砾石填充所述取水段；利用塑性混凝土填充所述地下水水位波动段；利用粘土球填充所述地面下浅层段，以及利用壤土填充所述地面表层段。在本专利技术的优选实施方案中，水泥砂浆的渗透系数为1.0×10-4～3.5×10-4m/d，优选为1.47×10-4m/d。在本专利技术的优选实施方案中，水泥砂浆中水泥与砂的比值为4:1至1:1，优选水泥与砂的比值为2:1。在本专利技术的优选实施方案中，砂砾石的渗透系数为6.0～15.6m/d，优选为10.4m/d。在本专利技术的优选实施方案中，塑性混凝土的渗透系数为3.0×10-6m/d～9.3×10-5m/d，优选为4.58×10-5m/d，所述塑性混凝土的弹性模量为1000～2200MPa。在本专利技术的优选实施方案中，粘土球的渗透系数为2.0×10-3～5.0×10-3m/d，优选为2.6×10-3m/d。在本专利技术的优选实施方案中，报废机井为第四系地层机井，所述第四系地层机井内设置有井管，各填充步骤均在所述井管内进行。在本专利技术的优选实施方案中，报废机井包括多个取水段，所述多个取水段均利用砂砾石填充。在本专利技术的优选实施方案中，报废机井为基岩井，所述取水段为基岩取水段。在本专利技术的优选实施方案中，基岩井内设置有井管，各填充步骤均在所述井管内进行。在本专利技术的优选实施方案中，地下水水位波动段、地面下浅层段、地面表层段以及非取水段中设置有井管，上述各相应段的填充步骤均在所述井管内进行，同时所述基岩取水段中不设置井管，砂砾石直接填充在机井的基岩取水段中。在本专利技术的优选实施方案中，利用壤土填充表层段的步骤包括将地面表层段中的井管移除，然后用壤土填充所述表层段。在本专利技术的优选实施方案中，壤土为所述报废机井所在地的壤土。在本专利技术的优选实施方案中，部分或者全部的所述地下水水位波动段与所述取水段重叠，重叠的部分利用塑性混凝土填充。根据本专利技术的方法，报废机井分层封填，不同的层位-地面表层段、地面下浅层段、地下水水位波动段、取水段以及非取水段等应用不同材料封填，既保证相同含水层之间的流通，又有效的防止不同含水层之间地下水串层污染；通过对不同材料不同性能进行测试，所选用的材料能够满足不同层位对其性能的要求，同时确定出经济性较优的封填材料，保证单井封填经济、合理。另外，将地面表层段中的井管割除并覆以当地壤土，由此能够土地复耕，实现土地资源的复用。附图说明图1为根据本专利技术一个实施方案的报废机井的封填方法的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施方案的第四系报废机井封填方法的结构示意图。图3为根据本专利技术一个实施方案的基岩报废机井封填方法的结构示意图。具体实施方式下面结合附图1、2以及3对本专利技术的报废机井的封填方法做进一步详细、示例性的非限制性说明。图1是根据本专利技术一个实施方案的报废机井的封填方法的结构示意图。机井10一般穿过多个不同地质特征的岩层20，深度为几十米至几百米。根据机井的地质特征以及功能特性，可以将机井10分为多个位段，如图1所示，机井10(废弃机井)自上而下包括地面表层段110、地面下浅层段120、非取水段131、地下水水位波动段140、非取水段132、取水段150以及非取水段133。其中，地面表层段大约为地面以下3米左右，地面下浅层段大约为地面以下3至15米左右，地下水位波动段的区域以地下水水位线为中心上下扩展三米，也即地下水水位±3m。除了地面表层段、地面下浅层段、地下水水位波动段、取水段之外，其他位段均称为非取水段，因此，可存在多个非取水段。在地下水开采井成井过程中，一般内置钢管或铸铁管或其他材料的管，由此形成井管100。在取水含水层(取水段)处，在井管管壁凿孔，井管外壁缠丝，形成过滤器(未图示)。在井管与井孔之间填料，在缠丝过滤器处填砂砾料，贯通取水含水层与井管；其余部位填粘土或其它止水材料，防止含水层之间通过井管外壁产生水力联系。当机井较深时，可能存在多个取水段，则多个含水层的地下水将在井管内混合，形成良好的水力联系。本专利技术的专利技术人通过研究表明，在取水含水层(取水段)处，机井的井管虽然面积不大，但还是在一定程度上阻滞了含水层的水平流动。为此，在本专利技术中，将在取水段的井管中填砂砾石，以保持取水段地下水在井管内的畅通。砂砾石可以选择适当的粒径、渗透系数以及抗压强度等等。例如可以选择的粒径为：0.5～25mm，配级为：Cu≥5，Cc＝1～3；砂砾石的渗透系数可以为6.0～15.6m/d，优选为10.4m/d。另外，可以根据取水段的深度来选择具有适当抗压强度的砂砾石，由此满足填充后承压水平。以下为模拟机井环境，利用砂砾石填充取水段的实验：采用级配良好的砂砾石作为取水段处的封填材料，粒径0.5～25mm；级配：Cu≥5，Cc＝1～3。将砂砾石样压实，形成干密度为1.5g/cm3、孔隙度为0.3的测试样品，利用常水头渗透仪测定其渗透系数(该试验为本领域技术人员熟知)。经测定，三种样品的渗透系数分别为0.8×10-2cm/s、1.2×10-2cm/s和1.5×10-2cm/s，也即6.9m/d、10.4m/d和13.0m/d。利用上述砂砾石来填充取水段(模拟机井环境，包括压力和水文环境，本领域技术人员熟知这种试验)进行试验，结果表明，该渗透系数下的砂砾石，可以使得取水段中的水的平流不受阻滞，保持取水段地下水在井管内的畅通。应该理解，结合本专利技术的教导和现有技术，本领域技术人员可以选择适当的砂砾石并进行试验和封填。本专利技术人研究发现，在地下水水位处，水位将会在一定范围中上下波动，对封填材料可产生频繁的干湿交替作用，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种报废机井的封填方法，所述报废机井包括地面表层段、地面下浅层段、地下水水位波动段、取水段以及非取水段，所述封填方法包括：利用水泥砂浆填充所述非取水段，利用砂砾石填充所述取水段；利用塑性混凝土填充所述地下水水位波动段；利用粘土球填充所述地面下浅层段，以及利用壤土填充所述地面表层段。

【技术特征摘要】
1.一种报废机井的封填方法，所述报废机井包括地面表层段、地面下浅层段、地下水水位波动段、取水段以及非取水段，所述封填方法包括：利用水泥砂浆填充所述非取水段，利用砂砾石填充所述取水段；利用塑性混凝土填充所述地下水水位波动段；利用粘土球填充所述地面下浅层段，以及利用壤土填充所述地面表层段。2.根据权利要求1所述的封填方法，其中，所述水泥砂浆的渗透系数为1.0×10-4～3.5×10-4m/d。3.根据权利要求1所述的封填方法，其中，所述水泥砂浆中水泥与砂的比值为4:1至1:1。4.根据权利要求1所述的封填方法，其中，所述砂砾石的渗透系数为6.0-15.6m/d。5.根据权利要求1所述的封填方法，其中，所述塑性混凝土的渗透系数为3.0×10-6～9.3×10-5m/d，所述塑性混凝土的弹性模量为1000～2200MPa。6.根据权利要求1所述的封填方法，其中，所述粘土球的渗透系数为2.0×10-3～5.0×10-3m/d。7.根据权利要求1所述的封填方法，其中，所述报废机井为第四系地层...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立才，杨勇，李炳华，单悦，黄俊雄，韩丽，郑德庆，
申请(专利权)人：北京市水科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11