井下电视在J₂供水井修复中的应用

张德权¹  周红军²  周小龙 ¹   任文斌¹

(1甘肃省地矿局第一地质矿产勘察院   甘肃天水  741020)

(2中国地质科学院勘探技术研究所   河北廊坊   065000)                 

1、 J₂井施工概况

景泰属甘肃十八个干旱县之一。而J₂孔所在的白墩子盆地虽然地势平坦，但是一个封闭式的断陷盆地。年平均降水量不足200毫米，而蒸发量则高达2857.6毫米，是典型的内陆荒漠干旱区。由于区内降水量少，补给源不足，加之地下水排泄通道不畅，迳流条件滞缓，地下水水质差，矿化度高达3～10克∕升，素称苦水之乡。当地老百姓世代以窖水为生，初饮此水的人，苦涩味难咽，肚胀肠鸣极为难受。2001年条山农场在离水泉村约9公里处的杨庄成功实施了一口深450米，矿化度为1.24克∕升的优质供水井，对当地政府和苦水之乡的村民影响极大，提高了他们打井找水的热情。县水利局也将人饮工程的重点转移到水泉村一带。

据前人成果和区域地质资料认为，该地300米以下的泥盆系与三迭系砂岩、砾岩及灰岩，裂隙发育，并赋存有较丰富的基岩裂隙水，且水质好，为本区主要取水目的层。因此为圆苦水之乡人民饮用甜水的千年梦，首先在人口密集找水热情极高的水泉村，布设供水井一口，设计孔深500米，编号J₂，施工方案分两个阶段实施。首先用小口径钻进，掘进至400米时由测井确定固井位置。按设计要求，400米终孔时的测井资料显示，该孔变层位置338.2米，咸淡水界面316.0米，中间夹有近20米厚的咸淡水过度带。据此，为保证采取到深部淡水，决定将孔深增加50米，并考虑到后续工作的复杂性和多变性，又决定在350米以上井段下10寸止水套管固井，隔离并封死上部咸水。然后继续钻进，竣工成井后，经对水质取样分析，矿化度为2.82克/升，是周围邻井的两倍多，远远大于人畜饮用水标准。这一结果致使甲乙双方都很困惑，为寻找水质变差的原因。便对井壁管的完损程度产生质疑，经协商决定，用井下电视对该孔护壁管的完损程度进行一次全孔段检测录像。

2、井下电视的检测方法

本次工作使用的是国土资源部1998年配发的ZKDS—2型井下彩色电视。探测深度600米，探头外径155毫米，彩色显示14寸彩色电视，光源为交流12V,50W×4射灯灯泡。信号输送Ф10㎜×600米专用电视电缆。采用固定式广角全方位观测，可以获得井壁四周及下部的所有图像，自动调节光圈，对远、近景物无需调焦便能呈现清晰图像。

ZKDS—2型井下彩色电视由摄像探头、主机、彩色监视器，录像机及输送线缆（绞车、电缆、滑轮、光电编码器）五大部分组成。

为确保监测工作的顺利实施和安全，下井前应仔细检查探头密封系统、光源、线、缆、连接接头及各部位是否正常，确认无误后，方可进行各部分的连线。并打开彩色监视器，调节在“AV”状态下，接通录像机，放入录像带，选择录像机的输入信号为视频信号。当监视器屏幕上有摄录的图像时，方可打开主机电源，进行自检、置数、预置深度等。然后在随机所带的记录板上添写测井地点、日期、孔号等有关事项，并录像成带，最后打开井灯电源，下放摄像探头，进行井下监视录像，在摄录过程中，为防信号线与负重电缆互相交织在一起，应每隔10米左右将两线临时捆绑在一起。

井下电视的工作原理是，将装有自调光圈的广角摄像探头下入所测井中，对孔内井壁四周及下部进行全方位彩色摄像，将拍摄的井下全景图像通过专用电视电缆传送到地面系统控制器（主机），由系统控制器将视频信号和计数脉冲合成，并输出合成信号。录像机将全孔监测合成信号录像成带保存。同时测井人员和其他有关人士即可在监视器屏幕上实时观看井壁周围的彩色图像。孔内套管的破损程度，掉落钻具的准确位置，事故的类型、特征及原位地层岩性的结构构造，溶隙等各种地质现象均可在电视屏幕直接得到确认，且在施工现场方可提供事故处理方案。

此次井下电视在J₂孔施工现场提供的真实图像，使在现场人员十分惊讶，感叹不止。监视器屏幕显示，该孔在孔深293~306.0米段，因受固井后第二阶段钻进时钻具的旋转碰撞和钻头的上下敲打，井壁管严重破损。在孔深293.70~295.11米处，监视器屏幕右下侧显示，部分井壁管被钻具敲打的七零八碎、残缺不全。剩余管壁形似犬牙、前后翘起，管后空洞清晰可见。而在孔深303~305.30米处，屏幕左下侧显示，井壁管形似瓦砾状破烂不堪，管子皮龇牙咧嘴，四周翘起，部分护壁管因钻具的旋转摔打和钻头的上下敲打已不复存在，被钻具敲打破碎的岩体七歪八扭，裸露在外。外露岩体的几何形态，纵横交错的破碎裂隙和残存管壁一目了然。

依据上述井下电视提供的事故特征与位置，便断定造成该孔水质变差的原因就是井深293~306.0米段，井壁管破损而大量流入管内的咸水所致。

3、破损井管的修复

依据井下电视提供的井内实况和孔壁管的破损位置，咸水原因已经查明。但为了不使该孔报废和蒙受巨大的经济损失，决定对该孔进行修复处理。方案是采用传统的方法，在留有平台的350米以上井段重新下一止水套管，并在两层套管间用水泥灌注浆封堵。为防止深层水对水泥灌注浆的稀释和灌注浆的下漏，在止水套管的底部固定有锥形木制浮塞。为确保固井成功就，做到万无一失，现场采用两台水泵进行搅浆灌注，经过近14小时的奋战，宣布固井成功。三天后打开浮塞，自流量40余方∕日，抽水涌水量320余方∕日。经对水质重新取样分析，其矿化度为1.48克∕升，基本达到人畜饮用水的标准。且圆了苦水之乡百姓饮用甜水的千年梦。

此次对J₂井圆满成功的修复，证明井下电视提供的资料准确可靠，且挽回经济损失数十万元。

4、 结束语

（1）  井下电视能直接清晰地观看孔内事故的类型、特征及护壁管的破损程度和掉落钻具的位置等，为事故的处理与旧井故障的排除提供直接的施工方案。所获得的录象资料可长期保存供研究使用。

（2）目前井下电视所使用的专用电视电缆，不能上绞车，不能带负荷，通不过集流环，给使用带来了不少麻烦，影响了工作效率，可望给予研究改进。

（3）井下电视对井液的透明度要求太严，可否模仿军用液视仪进行改进，能在浊水中工作，前景更为广阔。

作者简介：张德权，（1952—  ），男，甘肃武都人，甘肃地矿局一堪院物探工程师，地球物理勘探专业，长期从事水文测井与工程物探的野外生产和技术管理工作。甘肃天水北道区马跑泉路54号（0938）2510603

本文全文发表在《探矿工程》2004年7期