單管多層監(jiān)測井和多層勘探孔結構

技術背景

地下水多層監(jiān)測井是指在目標監(jiān)測區(qū)域內(nèi),僅鉆探一眼鉆孔,管外通過分層填礫料和止水,管內(nèi)通過某種方式隔開,將鉆孔中分布的多個目標監(jiān)測層由內(nèi)而外逐級隔開,滿足分層監(jiān)測、取樣等目的,最終實現(xiàn)在同一眼鉆孔中獲得多地層水文地質(zhì)數(shù)據(jù),其具有經(jīng)濟、高效、節(jié)約用地等諸多優(yōu)點。

單管多層監(jiān)測井是最常規(guī)和施工數(shù)量最多的地下水多層監(jiān)測井,它是在一個鉆孔內(nèi)安裝一根井管,管外經(jīng)分層填礫、止水所成的井。由于其管內(nèi)并沒有進行分層,井中的水位為混合水位、水樣也為混合水樣,地下水監(jiān)測時需采用專用儀器獲取監(jiān)測信息。多層水文地質(zhì)勘探孔的井身結構與單管多層監(jiān)測井相同,區(qū)別主要是口徑相對較大,可進行分層抽水實驗,主要用于查明目標區(qū)域的地質(zhì)情況,了解地層巖性、含水層數(shù)目、厚度等。上述兩者由于自身結構限制,不能進行分層監(jiān)測和采樣,某種程度上造成了勘探資源的浪費。

系統(tǒng)簡介

地下水多層監(jiān)測井管內(nèi)分層改造系統(tǒng)是一種新型技術裝置,可將管內(nèi)混層的監(jiān)測井改造管內(nèi)分層的長觀監(jiān)測井,安裝此系統(tǒng)后可分層獨立采集地下多個目的層的參數(shù)及水樣,實現(xiàn)了單層監(jiān)測井和多層勘探孔由混層監(jiān)測向分層監(jiān)測方式的轉變,達到精確刻畫含水層水文地質(zhì)特征,具有良好的推廣應用價值和實際使用效果。

系統(tǒng)組成

PVC-U小直徑監(jiān)測井管

用于建立獨立的監(jiān)測通道,質(zhì)量較輕,采用漲口車制螺紋連接,連接處有“O”型密封圈,具有連接快捷可靠、連接密封性能好、抗拉強度高和物理性能穩(wěn)定等特點,其各項性能均可滿足監(jiān)測井成井的各項要求。

止水器具

止水器具主要有兩種,一是下止水器,主要是為了隔開最下一層和倒數(shù)第二層,主體材質(zhì)為硬聚氯乙烯,設置了上下兩道托盤,托盤間可綁縛遇水膨脹橡膠帶,托盤的中間均設置了進水口,便于遇水膨脹橡膠帶內(nèi)部更好的接觸井筒中的水,便于實現(xiàn)快捷有效的止水效果。二是層間止水器,層間止水器作用的隔離開各層,材質(zhì)為遇水膨脹橡膠筒,橡膠筒上開有多個監(jiān)測井管外徑大小的通道,并保相隔一定距離,使相鄰井管間能夠?qū)崿F(xiàn)精確止水,最外層再包裹1-2層膨脹橡膠帶并使用兩瓣式托盤固定到監(jiān)測井管上。

井口擋板

井口擋板的主體材質(zhì)為高強度硬聚氯乙烯,作用是懸掛整套分層改造系統(tǒng),使之通過擋板將所有重量附加到井管之上,開孔數(shù)量與井內(nèi)分層數(shù)量相一致,目前擋板主要有2層和3層兩種。

專用夾板

專用夾板目的是下管時需要使用夾板懸掛井管串于井口,有單管夾板和雙管夾板兩種。

系統(tǒng)展示圖

監(jiān)測井管

止水器具、井口擋板、夾板

層間止水器

層間膨脹橡膠筒

技術原理

技術原理是利用專用的夾板和擋板,在井內(nèi)下入多套輕質(zhì)、無污染和耐腐蝕的PVC-U小直徑監(jiān)測井管(主要為φ50mm和φ75mm兩種規(guī)格),每一組小井管均作為獨立的進水通道,再在管內(nèi)需要隔水的地方預制遇水膨脹橡膠,并安裝到監(jiān)測井管上并隨其一起下入至井中,橡膠膨脹后完成井內(nèi)層間止水,達到管內(nèi)層間分離的目的,一般可根據(jù)管外分層數(shù)目設置相對應的管內(nèi)分層數(shù)目,目前改造層數(shù)為2-3層,適用于管井和裸孔兩種情況。

進行長期監(jiān)測時,可由井口位置處的專用擋板上的帶有編號的各級監(jiān)測管下入傳感器和取樣器具,達到分層長期觀測的目的。

技術優(yōu)點

  • 本技術工藝器具簡單,易于操作,便于實施
  • 止水材料物理化學性能穩(wěn)定,無污染,具有高膨脹比特點,止水效果長期可靠
  • 系統(tǒng)可分層獨立采集地下多個含水層的水文地質(zhì)參數(shù)及水樣,達到精確刻畫含水層水文地質(zhì)特征目的
  • 實現(xiàn)了單層監(jiān)測井和多層勘探孔由混層監(jiān)測向分層監(jiān)測方式的轉變,充分利用了現(xiàn)有的勘探資源,大幅度節(jié)約了長期監(jiān)測成本