多滤层循环井系统及工作模式技术方案

一种多滤层循环井系统及工作模式，包括循环井主井、分层抽水装置、地面管汇和阀门，循环井主井为多层结构，包括钻孔、围填层、井管以及各含水层注入管，围填层位于钻孔和井管的环状间隙，井管包括沉淀管、井壁管和滤水管，沉淀管的上方连滤水管，滤水管与井壁管间隔相连，滤水管对应砾料含水层，井壁管对应止水层；向井管与钻孔环状间隙下入若干注入管，注入管的末端对应砾料含水层，注入管的上端设分阀门，各注入管与地面管汇连接，在相邻的注入管之间的地面管汇的环形管路上设主阀门；分层抽水装置插入井管孔腔，包括多组封隔器、潜水泵和抽水管，封隔器与抽水管连接，潜水泵连在抽水管末端，封隔器安在井壁管位置，潜水泵位于滤水管位置。位置。位置。

【技术实现步骤摘要】
多滤层循环井系统及工作模式


[0001]本专利技术属于地下水场地污染原位修复领域，尤其涉及一种多滤层循环井系统及工作模式。

技术介绍

[0002]地下水循环井技术(Groundwater Circulation Well,GCW)是一种先进的原位修复技术，通过抽水及回水动作产生地下水循环，结合吹脱、空气注入、气相抽提、强化生物修复和化学氧化等技术，可将地下水中溶解相污染物高效去除，有效控制污染物的扩散，避免污染羽进一步扩大，具有修复成本低、环境扰动小、能耗低等显著优点。
[0003]国外地下水循环井原位修复技术始于上世纪90年代，美国、德国等发达国家研究水平较高，已在超过50多个受污染区域进行了地下水循环井技术应用。截止目前，国内尚没有成功的循环井修复技术应用案例，相关研究基本处于室内实验和数值模拟阶段，缺乏自主知识产权的核心技术和装备，工程应用经验匮乏，技术研发能力和装备国产化水平亟待提升。
[0004]作为一种先进的原位修复技术，地下水循环井技术在国内应用较少，主要制约因素为：(1)场地污染物分布随着场地污染修复而改变，需要调整地下水三维循环涵盖相对重污染区，而传统循环井地下水三维循环模式固定，只能通过调节流量影响水平上的三维循环，不能根据含水层的不同污染程度实现多层含水层垂向分层循环，后期治理效率偏低；(2)循环井应用深度较浅，主要应用深度在20
‑
30m，难以应用于大深度含水层污染修复；(3)受成井技术、地层扰动、地下水化学特征等诸多因素的影响，会产生各种类型、多种原因、不同程度的井体堵塞问题，导致地下水循环影响半径逐渐缩小，致使地下水循环井原位有机污染修复效果变差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种多滤层循环井系统及工作模式，在目的含水层形成极强的水动力循环，有效扩增目的含水层水动力调控区域。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种多滤层循环井系统，其特征在于包括：循环井主井、分层抽水装置、地面管汇和若干阀门，
[0008]所述循环井主井为多层结构，包括钻孔、围填层、井管以及各含水层注入管，该围填层位于钻孔和井管的环状间隙，该井管包括沉淀管、井壁管和滤水管，沉淀管位于钻孔的底部，沉淀管的上方连接滤水管，滤水管与井壁管间隔相连，顶部为井壁管，该围填层通过分层填砾和分层止水实现分层，滤水管对应砾料含水层，井壁管对应止水层；向井管与钻孔环状间隙下入若干注入管，注入管的末端对应砾料含水层，在注入管的上端设置分阀门，各注入管与地面管汇连接，该地面管汇包括环形管路，在相邻的注入管之间的环形管路上设置主阀门；
[0009]所述分层抽水装置插入井管的孔腔，包括多组封隔器、潜水泵和抽水管，该封隔器与抽水管连接，该潜水泵连接在抽水管的末端，封隔器对应的安装在井管内的井壁管位置，潜水泵位于滤水管位置。
[0010]所述循环井主井为六层结构，所述循环井主井采用逐次下管方式，操作方法为：
①
按照井体设计结构，向钻孔中下入井管，该井管包括一根沉淀管、六根滤水管和六根井壁管，全部下入至预定位置后，将顶部井壁管固定于井口；
②
向井管与钻孔环状间隙下入底部含水层注入管，下入至预定位置后，将底部含水层注入管固定于井口；
③
围绕井管和底部含水层注入管开始填砾，直至砾料回填高度达到第五含水层和底部含水层间的止水段下部，接着开始围填粘土球进行止水，直至将该止水段完全围填，将第五含水层和底部含水层完全封隔；
④
向井管与钻孔环状间隙继续下入第五含水层注入管，下入至预定位置后，将第五含水层注入管固定于井口；
⑤
围绕井管、底部含水层注入管和第五含水层注入管开始填砾，直至砾料回填高度达到第四含水层和第五含水层间的止水段下部，接着开始围填粘土球进行止水，直至将该止水段完全围填，将第四含水层和第五含水层完全封隔；
⑥
按照上述操作，将第四含水层注入管、第三含水层注入管、第二含水层注入管和顶部含水层注入管下入井中，并对其实施分层填砾和分层止水，直至用粘土材料将顶部含水层与地表间的环状间隙完全回填，完成循环井主井建造；第一含水层注入管通过第一支阀门与主管汇连接，第二含水层注入管通过第二支阀门与主管汇连接，第三含水层注入管通过第三支阀门与主管汇连接，第四含水层注入管通过第十支阀门与主管汇连接，第五含水层注入管通过第十一支阀门与主管汇连接，第六含水层注入管通过第十二支阀门与主管汇连接。
[0011]所述抽水装置包括顶部抽水装置、第二层抽水装置、第三层抽水装置、第四层抽水装置、第五层抽水装置和底部抽水装置，其中所述顶部抽水装置主要针对第一含水层进行抽水，通过潜水泵和抽水管经第四支阀门连接至主管汇；所述第二层抽水装置主要针对第二含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、顶部封隔器和第五支阀门连接至主管汇；所述第三层抽水装置主要针对第三含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、第二层封隔器、顶部封隔器和第六支阀门连接至主管汇；所述第四层抽水装置主要针对第四含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、第三层封隔器、第二层封隔器、顶部封隔器和第七支阀门连接至主管汇；所述第五层抽水装置主要针对第五含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、第四层封隔器、第三层封隔器、第二层封隔器、顶部封隔器和第八支阀门连接至主管汇；所述底部抽水装置主要针对底部含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、底部封隔器、第四层封隔器、第三层封隔器、第二层封隔器、顶部封隔器和第九支阀门连接至主管汇。
[0012]所述顶部封隔器、第二层封隔器、第三层封隔器、第四层封隔器、底部封隔器均包括上接头、胶筒、滑动端和中心管，所述上接头、滑动端和中心管均采用不锈钢材质，所述胶筒采用丁腈橡胶；所述上接头通过内、外丝扣连接所述中心管和所述胶筒，所述中心管与所述胶筒组成密封环腔，所述滑动端穿过中心管通过丝扣与所述胶筒连接，并随着封隔器的启封与收缩沿着中心管滑动，所述滑动端与所述中心管通过两道密封胶圈进行密封；所述中心管上设有进液口，用于封隔器胶筒进液；所述封隔器位置与所述循环井主井的各层止水位置相对应；各封隔器的中心管之间通过钻杆串接，所述顶部封隔器、第二层封隔器、第三层封隔器、第四层封隔器、底部封隔器所采用启封介质为液体，通过地面高压泵向中心管注入高压液体，高压液体经所述中心管进液口进入胶筒，使得封隔器胶筒在压力作用下进
行膨胀完成座封；作业完成后，通过地面压力控制系统对中心管及胶筒内压力进行释放，释放完毕后封隔器收回，提出井内分层抽水装置；所述底部封隔器中心管底部设有密封接头。
[0013]所述顶部封隔器设有第二层抽水通道、第三层抽水通道、第四层抽水通道、第五层抽水通道和底部抽水通道，各抽水通道采用高压胶管，安装于封隔器胶筒与中心管的环空间隙，通道两端通过密封接头进行密封，密封接头可与抽水管通过丝扣进行连接；相比于所述顶部封隔器，所述第二层封隔器减少了第二层抽水通道及其水泵电缆，所述第三层封隔器减少了第二层、第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多滤层循环井系统，其特征在于包括：循环井主井、分层抽水装置、地面管汇和若干阀门，所述循环井主井为多层结构，包括钻孔、围填层、井管以及各含水层注入管，该围填层位于钻孔和井管的环状间隙，该井管包括沉淀管、井壁管和滤水管，沉淀管位于钻孔的底部，沉淀管的上方连接滤水管，滤水管与井壁管间隔相连，顶部为井壁管，该围填层通过分层填砾和分层止水实现分层，滤水管对应砾料含水层，井壁管对应止水层；向井管与钻孔环状间隙下入若干注入管，注入管的末端对应砾料含水层，在注入管的上端设置分阀门，各注入管与地面管汇连接，该地面管汇包括环形管路，在相邻的注入管之间的环形管路上设置主阀门；所述分层抽水装置插入井管的孔腔，包括多组封隔器、潜水泵和抽水管，该封隔器与抽水管连接，该潜水泵连接在抽水管的末端，封隔器对应的安装在井管内的井壁管位置，潜水泵位于滤水管位置。2.根据权利要求1所述的多滤层循环井系统，其特征在于：所述循环井主井为六层结构，所述循环井主井采用逐次下管方式，操作方法为：按照井体设计结构，向钻孔中下入井管，该井管包括一根沉淀管、六根滤水管和六根井壁管，全部下入至预定位置后，将顶部井壁管固定于井口；向井管与钻孔环状间隙下入底部含水层注入管，下入至预定位置后，将底部含水层注入管固定于井口；围绕井管和底部含水层注入管开始填砾，直至砾料回填高度达到第五含水层和底部含水层间的止水段下部，接着开始围填粘土球进行止水，直至将该止水段完全围填，将第五含水层和底部含水层完全封隔；向井管与钻孔环状间隙继续下入第五含水层注入管，下入至预定位置后，将第五含水层注入管固定于井口；围绕井管、底部含水层注入管和第五含水层注入管开始填砾，直至砾料回填高度达到第四含水层和第五含水层间的止水段下部，接着开始围填粘土球进行止水，直至将该止水段完全围填，将第四含水层和第五含水层完全封隔；按照上述操作，将第四含水层注入管、第三含水层注入管、第二含水层注入管和顶部含水层注入管下入井中，并对其实施分层填砾和分层止水，直至用粘土材料将顶部含水层与地表间的环状间隙完全回填，完成循环井主井建造；第一含水层注入管通过第一支阀门与主管汇连接，第二含水层注入管通过第二支阀门与主管汇连接，第三含水层注入管通过第三支阀门与主管汇连接，第四含水层注入管通过第十支阀门与主管汇连接，第五含水层注入管通过第十一支阀门与主管汇连接，第六含水层注入管通过第十二支阀门与主管汇连接。3.根据权利要求1所述的多滤层循环井系统，其特征在于：所述抽水装置包括顶部抽水装置、第二层抽水装置、第三层抽水装置、第四层抽水装置、第五层抽水装置和底部抽水装置，其中所述顶部抽水装置主要针对第一含水层进行抽水，通过潜水泵和抽水管经第四支阀门连接至主管汇；所述第二层抽水装置主要针对第二含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、顶部封隔器和第五支阀门连接至主管汇；所述第三层抽水装置主要针对第三含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、第二层封隔器、顶部封隔器和第六支阀门连接至主管汇；所述第四层抽水装置主要针对第四含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、第三层封隔器、第二层封隔器、顶部封隔器和第七支阀门连接至主管汇；所述第五层抽水装置主要针对第五含水层进行抽水，通过潜水泵经抽水管、第四层封隔器、第三层封隔器、第二层封隔器、顶部封隔器和第八支阀门连接至主管汇；所述底部抽水装置主要针对底部含水层进行抽水，
通过潜水泵经抽水管、底部封隔器、第四层封隔器、第三层封隔器、第二层封隔器、顶部封隔器和第九支阀门连接至主管汇。4.根据权利要求3所述的多滤层循环井系统，其特征在于：所述顶部封隔器、第二层封隔器、第三层封隔器、第四层封隔器、底部封隔器均包括上接头、胶筒、滑动端和中心管，所述上接头、滑动端和中心管均采用不锈钢材质，所述胶筒采用丁腈橡胶；所述上接头通过内、外丝扣连接所述中心管和所述胶筒，所述中心管与所述胶筒组成密封环腔，所述滑动端穿过中心管通过丝扣与所述胶筒连接，并随着封隔器的启封与收缩沿着中心管滑动，所述滑动端与所述中心管通过两道密封胶圈进行密封；所述中心管上设有进液口，用于封隔器胶筒进液；所述封隔器位置与所述循环井主井的各层止水位置相对应；各封隔器的中心管之间通过钻杆串接，所述顶部封隔器、第二层封隔器、第三层封隔器、第四层封隔器、底部封隔器所采用启封介质为液体，通过地面高压泵向中心管注入高压液体，高压液体经所述中心管进液口进入胶筒，使得封隔器胶筒在压力作用下进行膨胀完成座封；作业完成后，通过地面压力控制系统对中心管及胶筒内压力进行释放，释放完毕后封隔器收回，提出井内分层抽水装置；所述底部封隔器中心管底部设有密封接头。5.根据权利要求1所述的多滤层循环井系统，其特征在于：所述顶部封隔器设有第二层抽水通道、第三层抽水通道、第四层抽水通道、第五层抽水通道和底部抽水通道，各抽水通道采用高压胶管，安装于封隔器胶筒与中心管的环空间隙，通道两端通过密封接头进行密封，密封接头可与抽水管通过丝扣进行连接；相比于所述顶部封隔器，所述第二层封隔器减少了第二层抽水通道及其水泵电缆，所述第三层封隔器减少了第二层、第三层抽水通道及其水泵电缆，所述第四层封隔器减少了第二层、第三层、第四层抽水通道及其水泵电缆，所述底部封隔器仅保留了底部抽水通道及其水泵电缆。6.根据权利要求1所述的多滤层循环井系统，其特征在于：所述分层抽水装置采用捆绑下管法，其操作方法为：按照管内布管位置，通过底部抽水装置的出水管向井管中下入底部抽水装置；下至底部封隔器安装位置后，将底部抽水装置的抽水管与底部封隔器的抽水通道下端连接，将底部封隔器...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明明，杨甘生，解伟，李小杰，李铁锋，何计彬，冯建月，赵玉军，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：